Roches magmatiques

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1) Roches intrusives et roches volcaniques:

Au premier chapitre nous avons évoqué la différence existant entre roches magmatiques intrusives et volcaniques. En effet, seule une petite partie du magma qui remonte dans la croûte terrestre atteint la surface, car la plupart du magma reste piégé à l’intérieur de la croûte, où il refroidit lentement et produit des roches magmatiques de type intrusif.
La lenteur du refroidissement permet la cristallisation complète de ces roches qui par conséquent se trouvent à être constituées d’une mosaïque de cristaux de grande taille, généralement visibles à l’œil nu. C’est le cas du granité dans un contexte continental et des gabbros dans un environnement océanique. À l’inverse, si les conditions favorisent la remontée, le magma atteint la surface quand il est encore partiellement liquide. Dans ce cas, le refroidissement rapide qui se produit au contact de l’atmosphère ne permet pas une cristallisation importante: le magma se transforme alors en roches volcaniques qui se caractérisent par une masse de fond microlithique (cristaux mesurant quelques millièmes de millimètres) et souvent vitreuse, produite par le brusque refroidissement du liquide magmatique qui se fige a l’état même ou il se trouve au moment de l’éruption. C’est le cas des laves et pierres ponces produites lors des éruptions de type explosif. Dans la plupart des cas, les grands cristaux qui se forment dans la croute terrestre avant l’éruption dits phénocristaux sont parfaitement reconnaissables à l’œil nu.

2) Critères de classification des roches magmatiques

L’un des paramètres les plus simples pour évaluer le degré d’évolution chimique d’un magma est sa teneur en silice (Si). Celle-ci est en effet l’élément le plus abondant dans les magmas (sauf dans le type très particulier des carbonatites) et le processus de cristallisation fractionnée tend à l’en enrichir constamment. En se basant sur la teneur en silice on peut donc distinguer quatre catégories de magmas:

Magmas ultrabasiques : Si0₂ < 45 % en poids

Magmas basiques : 45 < Si0₂ < 52 % en poids

Magmas intermédiaires : 52 < SiO; < 62 % en poids

Magmas acides : Si0₂ > 62 % en poids

Cette répartition s’applique tant aux magmas qu’aux roches résultant de leur solidification. Les classifications des roches intrusives et volcaniques se fondent, elles, sur des critères différents. En effet, si dans le cas des roches intrusives la cristallisation complète permet une répartition fondée sur la teneur et le type de chaque composant minéral, Hans celui des roches volcaniques, la présence plus ou moins abondante d’une masse vitreuse de fond – conséquence de la cristallisation partielle mi non avenue du magma – ne le permet pas et la classification s’opère alors sur la base de la composition chimique globale de la roche.

Ces différents critères de classification sont dictes par la convention IUCS de 1973 (Sub commission on the Systématique of Igneous Rocks, Classification and Nomenclature of Plutonic Rocks, Neues Jahrb. Minéral. Mh„ 149-164, 1973).

3) Classification des roches magmatiques intrusives :

Le diagramme préconise par la convention IUGS de 1973 est reporte dans le tableau ci-contre et se fonde sur la teneur relative de groupes de minéraux, réunis sous cinq sigles distinctifs:
Q = quartz;
A = feldspaths alcalins (albite, orthose);
P = plagioclases (a l‘exception de l’albite);
F = foïdites;
M = minéraux fémiques (olivine, pyroxène, amphibole, biotite, divers
La description des différents minéraux magmatiques dépassant le but de ce livre, nous n’en ferons pas mention. Pour comprendre le critère de classification il suffit de tenir compte des points suivants:
1) les minéraux correspondants aux sigles Q, A, P et F (c’est-a-dire tous, sauf les fémiques) sont appelés sialiques. Ce sont les principaux composants des roches intrusives acides, c’est- à-dire la plupart des roches intrusives continentales;
2)les minéraux fémiques (M) ne figurent pas dans le diagramme de classification, mais lorsqu’ils sont présents en quantités significatives ils sont tout de même pris en compte: on ajoute alors une appellation supplémentale aux roches déjà classes selon les minéraux sialiques. Ainsi, un granite pourra être «a pyroxènes» ou «a amphiboles», selon le minéral fémique dominant;
3)le quartz (Q) et les feldspathoïdes (F) sont incompatibles; en effet, si ces derniers se forment exclusivement dans des milieux extrêmement pauvres en silice, le quartz (silice pure) a besoin de grandes quantités de cet élément pour cristalliser;
4) les feldspaths alcalins nécessitent de grandes quantités de sodium et de potassium (éléments alcalins) et caractérisent donc les séries magmatiques alcalines, lesquelles, par ailleurs, sont assez peu représentées parmi les roches magmatiques intrusives.

4) Classification des roches magmatiques volcaniques

Le diagramme préconise par 1’IUGS se base sur la teneur en silice (Si0₂) et en alcalins (Na₂0 et K₂0), c’est pourquoi on l’appelle aussi diagramme TAS (Total Alkali-Silice). La série magmatique calco-alcaline ou de marge convergente se situe au-dessous ile la ligne rouge inférieure et comprend des roches comme les basaltes (lares) et les andésites, les dacites et les rhyolites (très abondantes). La série alcaline est comprise entre les deux lignes rouges et se distingue en alcaline-sodique et alcaline-potassique, selon l’élément alcalin prépondérant. La série potassique ou de marge convergente en phase évolutive avancée, se situe au-dessus de la ligne rouge supérieure et comprend des roches téphritiques et phonolitiques. Enfin, dans la série tholeiitique ou de dorsale océanique, les basaltes sont les roches les plus largement répandues. II est possible de distinguer des classifications supplémentaires sur la base d’autres éléments chimiques; parmi ceux-là le fer et le magnésium sont particulièrement importants pour distinguer les roches à affinités tholeiitiques de celles a affinités calco-alcalines. Les cinq «camemberts» reproduits ci-dessous font état de la composition chimique moyenne de magmas caractéristiques d’environnements géodynamiques et de stades évolutifs différents. Comme on peut le constater, la silice (Si0₂) est la composante principale de tous ces magmas et varie entre 50 % environ du poids des basaltes (peu évolues sur le plan chimique) jusqu’a plus du 70 % de celui des rhyolites (chimiquement évoluées). L’alumine (Al₂0₃) est généralement la deuxième composante par quantité, mais elle peut être dépassée par l’oxyde de magnésium (MgO) dans les magmas peu évolués comme les picrites. Les oxydes de fer, de calcium, de sodium et de potassium sont d’autres composants pouvant être présents en grandes quantités. Leur teneur dépend du type de la série volcanique et du degré d’évolution du magma, agissant ainsi comme un élément discriminatoire qui permet de distinguer les différents types de magmas et d’environnements géodynamiques.