TP 3- Composition pétrographique et chimique de la croûte et du manteau supérieur Données initiales : Parmi les enveloppes du globe terrestre, seuls les matériaux de la lithosphère sont accessibles à l observation directe. Les géologues distinguent deux types de lithosphère : lithosphère continentale et océanique Problème : Quelle est la nature des roches représentatives de la lithosphère continentale et océanique (croûte + manteau supérieur) de la Terre? Que nous apprennent ces roches sur la composition chimique globale de ces deux couches du globe? Matériel : Echantillons macroscopiques Lames minces Microscopes polarisant. Fiches : Doc 1 : Identifier une roche (livre p 366) Doc 2 : Les quatre grandes catégories de roches Doc 3 : Texture des roches Doc 4 : Fiche méthode du microscope + critères d évaluation Doc 5 : Fiche d aide pour la reconnaissance des minéraux Doc 6 : Photos des lames minces Doc 7 : Composition chimique des roches Capacités Activités Exigences évaluées Réaliser techniquement employer des techniques d observation Utiliser un microscope Activité 1 : Observer à l œil nu des roches et les identifier en justifiant leur structure et leurs minéraux A l aide des documents (1, 2, 3 et de votre livre p 254, 255, 286) et outils d observation faire une étude macroscopique de chaque roche dont vous disposez un échantillon: - couleur, aspect - réaction à l acide chlorhydrique? Présences de fossiles? - identifier la famille de la roche (doc 1 ou livre p 366 + doc 2) - texture de la roche (doc 3) Les minéraux sont reconnus, ainsi que leur structure Utiliser des modes de représentation en sciences expérimentales Saisir les données d un tableau et raisonner Réaliser une synthèse Consigner les informations recueillies dans le tableau Activité 2 : Observer au microscope les lames minces correspondant à chacune des roches Après avoir rappelé ce qu est une lame mince, identifiez les minéraux présents dans chaque roche à l aide des documents 4 et 5 A chaque minéral identifiez appelé le professeur pour vérification Compléter le tableau en y indiquant la texture de la roche et les minéraux observés dans chacune Activité 3 : Légender des photographies Légender les photographies de lames (document 6), et noter de quelle roche il s agit Activité 4 : Comparer la composition chimique des roches constitutives de la lithosphère D après le document 7, comparer les éléments chimiques entrant dans la composition des différentes roches et noter les éléments chimiques majoritaires de chaque roche en précisant l origine de l échantillon. (2 dernières colonnes du tableau) BILAN : Qu est ce qu une roche? Ont-elles toutes la même composition? Répondre au problème posé Microscope bien réglé, choix judicieux de la partie observée (voir fiche) Lames reconnues Légendes correctes
Hatier 2001 DOCUMENT 7 : Photographies de lames microscopiques Lame mince n 1 : Lame mince n 3 : Lame mince n 2 :... DOCUMENT 2 DOCUMENT 3 DOCUMENT 7 Composition Pourcentage massique d éléments chimiques chimique Granite Basalte Péridotite O 49.4 44.5 43.5 Si 32.4 23.6 21.1 Al 7.4 7.9 1.9 Fe 2 9.6 6.5 Mg 0.6 2.5 22.5 Ca 1 7.2 2.2 Na 2.6 1.9 0.5 K 4.6 0.1 0.02
DOCUMENT 4 : LE MICROSCOPE POLARISANT Critères d évaluation d utilisation du microscope polarisant - réalisation des réglages et utilisation des objectifs - utilisation du dispositif de polarisation - centrage des minéraux à observer - remise du microscope dans l état «prêt à l emploi» - identification des différents minéraux
DOC 5 : Fiche d aide pour déterminer les minéraux observés en lame mince 1 er niveau de détermination : sans l analyseur : LPNA 2eme niveau de détermination : avec l analyseur : LPA Teinte qui passe du blanc au gris clair puis gris foncé puis noir quand on tourne la platine (extinction roulante). Très limpide. 3eme niveau de détermination sans l analyseur (vérification en LPNA) Minéral sans forme particulière mais très limpide, sans altération (très rares craquelures) Famille du minéral et formule chimique QUARTZ ( SiO 2 ) Teinte qui passe du gris clair au gris foncé puis au noir quand on tourne la platine. Parfois une bande noire et une bande blanche : mâcle simple Minéral souvent en forme de baguette allongée rectangulaire. Moins limpide que le QUARTZ Souvent des craquelures. ORTHOSE (=FELDSPATHS ALCALINS) (K,Na), AlSi 3 O 8 Minéral incolore ou très faiblement coloré Teinte qui passe du gris clair au gris foncé puis au noir quand on tourne la platine. Nombreuses bandes parallèles noires et grises dans le sens de la longueur : mâcles multiples (polysynthétiques) FELDSPATHS PLAGIOCLASE (Ca,Na) Al 2 Si 2 O 8 Teintes colorées : jaunes, orangé, rouge. Extinction oblique ou droite Teinte légèrement beige De nombreuses fissures parallèles dans des sections rectangulaires plus ou moins nettes. Présence de clivage à 90 PYROXENE (Ca, Mg, Fe) Si 2 O 3 Teintes vives et colorées : bleu, jaune, violet ou rouge Présence de nombreuses craquelures Fort relief Forme globulaire OLIVINE (Fe, Mg) 2 Si0 4 Minéral brun clair à brun foncé (teinte changeante quand on fait tourner la platine : pléochroïsme) Teintes vives, magenta, bleues ou vertes, jaunes Teintes vives, magenta, bleues ou vertes, jaunes Sections rectangulaires allongées avec de nombreuses fissures fines et parallèles dans le sens de la longueur. Sections rectangulaires allongées avec de nombreuses fissures fines et parallèles dans le sens de la longueur. MICA BLANC (=MUSCOVITE) NaAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 MICA NOIR (=BIOTITE) K(Fe,Mg) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2
La couleur d un minéral s observe en lumière polarisée Les clivages sont des lignes qui sont toutes dans la même direction que l on voit par exemple sur le pyroxène et qui sont des plans de cassures préférentiel : c est à dire plan selon lequel se débite les roches Les fractures sont des lignes qui vont dans plusieurs directions Les mâcles sont liées à la croissance de minéraux dans plusieurs directions Une roche est un assemblage de minéraux. Ces derniers résultent de l association d atomes ou d ions agencés en édifices géométriques ordonnés, les cristaux, qui peuvent être ou non visibles à l œil nu. Un minéral est un composé chimique naturel, non organique, qui a une formule chimique bien définie. Dans un minéral, les atomes des différents éléments chimiques sont disposés de manière régulière dans l espace (ils forment des cristaux). Une roche est en général constituée de plusieurs espèces minérales Un microlithe est un cristal de très petite taille, souvent en forme d aiguille allongée, visible uniquement au microscope. Ces minéraux sont petits car ils n ont pas eu le temps de grandir. Un phénocristal est un cristal de grande taille (qui a eu le temps de grandir) et de forme géométrique reconnaissable. Parfois visible à l œil nu, sinon au microscope polarisant. Le verre est la matière minérale naturelle non cristallisée, résultant d un refroidissement rapide du magma. Ce dernier se fige, ce qui ne permet pas la formation de cristaux ni leur croissance. Il existe 118 éléments chimiques dans le tableau de Mendeleiev
Nom de la roche Aspect macroscopique Réaction à l acide Présence de fossiles CLASSE (voir docs 1 et 2) TEXTURE (voir doc 3) Association minéralogique Eléments chimiques majoritaires Origine de l échantillon