Partie Géologie IA -- Le Partie 4 - Le magmatisme. Chapitre 1 Les modes d expression des magmas

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1 Partie Géologie IA -- Le Partie 4 - Le magmatisme Chapitre 1 Les modes d expression des magmas

2 Répartition mondiale des séismes et volcans actifs 2

3 Carte mondiale du flux géothermique Une assez bonne superposition avec les régions volcaniques 3

4 1. Les roches magmatiques, des roches riches en informations 4

5 Une texture isotrope Texture = arrangement des cristaux entre eux basalte demi-deuil avec de grands cristaux de plagioclases et augite dans toutes les directions minéral = composé de nature chimique donnée : orthose = Si2Al2O8K cristal = arrangement cristallin d un minéral qui s est formé lentement et donc les atomes se sont disposés de façon géométrique. 5 lit hot heque.ens-lyon.fr

6 Différentes textures des roches magmatiques Texture = arrangement des cristaux entre eux (Caron J.M. et Coll. Comprendre et enseigner la planète Terre, Ophrys Ed.) La texture de la roche dépend : - de la vitesse de refroidissement du magma - du volume de magma 6

7 Roche grenue dessin F. Celle quartz orthose biotite feldspath alcalin 7

8 Diversité texturale des roches grenues photo C. Escuyer Fd qz Mus granite des Cévennes texture porphyroïde de gros cristaux parmi de plus petits 8 texture pegmatitique uniquement des gros cristaux geowiki.fr

9 Diversité texturale des roches grenues microgranite texture microgrenue Tous les cristaux sont < 1 mm 2 mm texture aplitique filon aplitique dans un granodiorite de tous petits cristaux 9 fr.wikipedia.org

10 Roches microlithiques (= microlitiques) Lame mince de trachyte dessin F. Celle phénocristal microlite verre pâte = mésostase 0,5 mm photo C. Nicollet 10

11 D autres textures volcaniques texture acristalline obsidienne texture pyroclastique cinérite (du latin cinis, cendres) cendres accumulées avec des pierres ponces blanches intégérées planet-terre.ens-lyon.fr texture microlitique avec bulles pierre ponce 11

12 Bilan sur les textures roche plutonique roche volcanique 12 volcanogeol.com

13 Bilan sur les textures Volcan + coulées Roches volcaniques Refroidissement rapide -> croissance des cristaux limitée Surface Roches filoniennes Refroidissement semi-rapide Filons Semi profond TEXTURES Roches plutoniques Refroidissement lent -> croissance des cristaux Pluton Profond 13

14 Couleur de la roche et composition en silice 100 acide intermédiaire basique Trachyte (Puy de dôme) ultra-basique Basalte % SiO2 35 < valeur observée < geolalg.com

15 La composition modale Détermination du volume de chaque type de minéral Quartz Feldspath alcalin Plagioclase Mica 25 % 45 % 20 % 10 % 15

16 La composition normative 1) On détermine la composition en oxydes de la roche (% pondéral) 2) On distribue les éléments chimiques entre minéraux standards selon une procédure de calcul stricte. Exemple d une rhyolite 16

17 Composition normative Composition minéralogique modale (%) Composition minéralogique virtuelle (norme) (%) Phénocristaux 7,8 Quartz 2,42 Dont : Orthose 24,56 Feldspath (Na-K) 6,6 Albite 53,83 Pyroxène 0,2 Anorthite 7,42 Quartz 1 Diopside 3,56 Microlithes 92,2 Hypersthène 0,29 Dont : Magnétite 6,17 Feldspath (Na-K) 74,2 Ilménite 1,52 Pyroxène 13,0 Apatite 0,24 Opaques 3,5 Quartz 1,5 Compositions modale et normative d une roche échantillonnée au Piton des Neiges (la Réunion). (Caron J.M. et Coll. Comprendre et enseigner la planète Terre, Ophrys Ed.) 17

18 Classification de Streckeisen albite orthose anorthite 18 crpg.cnrs-nancy.fr

19 Pour les roches ultra-basiques olivine Péridotites Pyroxénites orthopyroxène clinopyroxène 19 www4.ac-nancy-metz.fr

20 Exemple d utilisation de Streckeisen Exemple : roche plutonique de composition modale Quartz Feldspath alcalin Plagioclase Mica 25 % 45 % 20 % 10 % 22,2 % Plagioclase Les % sont recalculés avec uniquement Qz, F et P Quartz Feldspath alcalin Plagioclase 27,8 % 50 % 22,2 % 50 % FNa,K 27,8 % Quartz La roche est un granite 20

21 Diagramme TAS des roches volcaniques Utilisation de la composition en oxydes (% pondéral) roche ultra-basique roche basique roche intermédiaire roche acide TAS = Total Alkali Silicate 21 geowiki.fr

22 Détail des zones intermédiaires 22 alexst rekeisen.it

23 Le cycle des roches 23 geologues-prospecteurs.fr

24 2. Les modes de gisements et les traces associées 24

25 Diversité des dynamiqmes éruptifs (Caron J.M. et Coll. Comprendre et enseigner la planète Terre, Ophrys Ed.) 25

26 La viscosité des laves dépend de 3 paramètres A même température, la viscosité dépend de la chimie (taux de silice) : - basalte 10 5 poise - rhyolite poise La température de la lave détermine aussi la viscosité. La présence d eau et de gaz diminue la viscosité. explosif Mesures effectuées : - lave basaltique à 1100 C : viscosité de 10 2,5 poise, donc lave fluide. - lave andésitique à 900 C : viscosité de 10 8,5 poise, donc lave visqueuse. 26 effusif

27 Traces directes de volcanisme actuel Volcan immergé < C 350 C Fumeurs blancs : eau infiltrée peu profondément, riche en fer, soufre, cuivre, calcium, sulfates 27 Fumeurs noirs : eau infiltrée à 1-3 km de profondeur, riche en précipités de fer, soufre, manganèse

28 Traces directes de volcanisme actuel fumerolles sur le Vulcano (Italie) planet-terre.ens-lyon.fr geysers Solfatares d Islande 28

29 Volcan effusif, volcan explosif volcan effusif volcan explosif Mont Saint Helens avant 29 et après l éruption de 1980

30 Diversité des édifices (Caron J.M. et Coll. Comprendre et enseigner la planète Terre, Ophrys Ed.) 30

31 Trapps et pillows Trapps du plateau de Columbia (Washington) jean-philippe-delobelle.com Pillows lava (coussins de lave) d Hawaï 31

32 Coulées Prismation Fluidité des laves pahoehoe très fluides laves cordées Panska Skala planet-terre.ens-lyon.fr 32

33 Dyke, sill et neck Dyke : la prismation est perpendiculaire aux bordures (donc ici horizontale) Sao Vicente, Cap vert 33

34 Les fluides au cours des éruptions Nuées ardentes Fumerolles Nuage pyroclastique Coulée pyroclastique Gaz + cendres expulsés à 150 m.s -1 lors de l explosion, en 2 flux. Coulée pyroclastique 34

35 Les fluides au cours des éruptions Nappe phréatique : le magma rencontre de l eau qui se vaporise et provoque une explosion conduisant à un maar 35 Daun, Allemagne

36 Les plutons (Caron J.M. et Coll. Comprendre et enseigner la planète Terre, Ophrys Ed.) 36

37 3. Des roches magmatiques liées génétiquement 37

38 Carte de Clermont Ferrand Extrait de la carte géologique de Clermont 38

39 Chronologie des éruptions Grand Sarcouy Puy des Goules basalte trachyte Le grand Sarcouy est postérieur au Puy des goules 39

40 Temps: différenciation Une différenciation magmatique 1. Basalte Idée d une évolution chimique au cours du temps : une différenciation progressive? Trachyte

41 Analyse de différents puys Echantillonnage de volcans de plus en plus récents anciens récents 41 (Bonin B., Pétrologie endogène, Dunod Ed.).

42 Analyse de différents puys Echantillonnage de volcans de plus en plus récents Augmentation de la teneur en SiO2 Diminution de la teneur en ferro-magnésiens augmentation de la teneur en alcalins (Na2O et K2O) Idée d un continuum chimique : origine commune 42 (Bonin B., Pétrologie endogène, Dunod Ed.).

43 Notion de série magmatique Evolution des caractéristiques physiques des laves : -Lave basaltique : faible viscosité, T = C -Lave trachytique : viscosité élevée, T = 900 C! Unité de lieu! Unité d âge! Continuum chimique, minéralogique = unité magmatique Les laves de la chaîne des Puys correspondent à une série magmatique différenciée Représentation dans le diagramme TAS 43

44 Les différents types de magmatisme Dorsale Croûte de gabbro - basaltes tholéiitiques = MORBs Dorsale atlantique, pacifique, indienne Frontières de plaque Zones de subduction Océaniqueocéanique Océaniquecontinental IABs (island arc basalts) calco-alcalins Andésites calcoalcalines + plutonisme granitoïde Japon Cordillère des Andes Points chauds Basaltes alcalins = OIBs Réunion, Hawaï, Islande Intra-plaques Zones de rifting MORBs Rift Est-Africain Cas du massif Central 44

45 Les séries magmatiques Chaîne des Puys 45

46 Datation relative des épisodes magmatiques Reconstituer la chronologie des événements 46 mcdubysvt.free.fr

47 Correction Phénomènes sédimentaires on constate 4 séries sédimentaires qui se succèdent dans le temps selon le principe de superposition : série 1+2, puis série 3+4+5, puis série 6+7 et enfin la série 8+9. Chaque série est séparée de la précédente par une discordance. Phénomènes tectoniques chacune de ces séries est plissée et d après le principe de recoupement, on peut déduire qu il s est produit trois phases de plissements : post2 et anté3, post5 et anté6 et enfin post7 et anté8. Chronologie relative érosion Dépôt 9 8 érosion plissement Dépôt 7 6 F2 F1 Magma b Le principe de recoupement permet aussi de dater les failles : la faille F1 coupe la couche 6 mais pas la 8, donc elle est post6 et anté8. La faille F2 recoupe la couche 7 donc elle est post7. Phénomènes magmatiques Le magma à l origine de la roche plutonique a recoupe la couche 3 donc il est post3. Cette roche est elle-même coupée par la faille F1 donc elle est antérieure à cette faille. La roche volcanique b forme un volcan dont la cheminée recoupe toutes les couches sédimentaires et ce volcan se superpose à la couche 8 : cette éruption s est donc déroulée après le dépôt de la couche 9. érosion plissement Dépôt érosion plissement Dépôt 1+2 Magma a 47

48 Datation absolue Granite de Meymac Méthode Rb/Sr : Âge 295 Ma Rapport initial : 0,710 signature crustale ici 48

49 CONCLUSION Des cristaux de grande taille... 49