Chapitre II : Les roches volcaniques et plutoniques

 

I-Introduction

La croute terrestre est constituée d'une croute continentale et d'une croute oceanique.

Lorsque la plaque oceanique passe au-dessus de la plaque continentale. Ce mouvement s'appelle l'obduction.les roches obtenues seront alors des ophiolites (voir chapitre III).

En revanche en approche du continent si la croute oceanique plonge sous la croute continentale. Ce plongement de la plaque océanique s'appelle la subduction.

Le plan de plongement ne se fait pas de façon arbitraire mais selon une règle bien définie. Ce plan s'appelle le plan de Bénioff.

Dans la partie profonde de ce plan nous retrouvons des roches en fusion telle que la fusion des éclogites qui par la suite vont donner des magmas qui vont occuper les sources profondes.

Ces sources se situeront alors dans une partie profonde de la croute continentale appelée (Asthénosphère).

Les magmas primaires vont évoluer puis remonter vers une autre zone (superficielle) appelée la lithosphère.

C'est dans la lithosphère que ce magma va donner selon la cristallisation

-          Si la cristallisation se fait en profondeur   nous aurons par la suite des roches plutoniques

-          Si la cristallisation se fait en surface nous aurons par la suite des roches volcaniques

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II-La croûte océanique

Elle est constituée de basaltes surmontant des gabbros. Ces deux roches de même composition chimique sont issues d'une cristallisation fractionnée du magma dans la chambre magmatique.
                   -Les gabbros se forment par un refroidissement lent en profondeur,

                   -les basaltes par un refroidissement rapide au contact de l'eau de mer

 

III-Les roches basaltiques de la croute oceanique

1-Introduction

C'est roches sont essentiement des basaltes. Selon la composition chimique et  le contexte géodynamique nous retrouvons :

                                        -les tholeites   (détail voir chapitre III)

                                         -les MORB     (détail voir chapitre III)

 Il s'agit d'une roche magmatique volcanique issue d'un magma refroidi rapidement et caractérisée par sa composition minéralogique : plagioclases (50 %), de pyroxènes (25 à 40 %), d'olivine (10 à 25 %), et de 2 à 3 % de magnétite.

1- Basaltes et Gabbros :  

Ce sont deux roches volcaniques à l'aspect sombre. de la croûte océanique

L'étude de leur composition chimique montre une similitude entre elles, similitude que l'on retrouve dans leur composition minéralogique : pyroxènes, plagioclases et olivine.

                                Composition chimiques des roches de la croute oceanique

Cependant, l'observation de lames minces révèle une différence importante dans la structure des deux roches.

Le basalte apparaît constitué de cristaux de taille variable noyés dans une « pâte » non cristallisée, un verre.

Certains cristaux présentent une forme de baguette de petite taille, les microlites ; le basalte a une texture microlitique.

Les gabbros révèlent quant à eux une structure entièrement cristallisée avec des minéraux de grande taille, les phénocristaux.

Les gabbros présentent une structure qualifiée de grenue.

Un modèle de cristallisation des roches utilisant la vanilline permet de comprendre cette différence de structure.

L'expérience de cristallisation après fusion montre que les cristaux se développent plus ou moins selon la vitesse de refroidissement.

Dans le cas d'un refroidissement lent, les cristaux formés sont de grande taille, type phénocristaux.

Au contraire, un refroidissement rapide donne naissance à des cristaux de petite taille, type microlites, accompagnés d'un verre volcanique.

Comme les basaltes et les gabbros ne différent que par la taille de leurs cristaux, on en déduit que leur origine est commune, et qu'ils sont issus respectivement d'une cristallisation rapide et d'une cristallisation lente d'un magma basaltique.

 

2. Une cristallisation fractionnée du magma dans la chambre magmatique

Le magma issu de la fusion des péridotites est collecté dans la chambre magmatique. Dans ce réservoir, il va subir une différenciation chimique liée à son refroidissement progressif.

 En effet, les minéraux ne cristallisent pas à la même température : ainsi par exemple l'olivine est un minéral de « haute température ».

La formation de ces cristaux d'olivine s'accompagne de leur sédimentation par gravité au fond de la chambre magmatique, donnant naissance à des accumulations minérales au fond de celle-ci.

L'observation de séries ophiolitiques, vestiges de lithosphère océanique charriés sur les continents sous l'effet de mouvements tectoniques, permet de reconstituer cette cristallisation, qu'elle soit progressive ou fractionnée, et qui produit olivine, plagioclase et pyroxène.
Le liquide résiduel, appauvri en certains minéraux ou en éléments (comme le magnéisum dans le cas de l'olivine), atteint la surface en fracturant le toit de la chambre comme le montrent les filons sous la couche de basalte.

Contre les parois de la chambre les gabbros vont cristalliser, alors que la lave épanchée en surface donne naissance au basalte, au contact de l'eau de mer.

 

En définitive, La croûte océanique est constituée de basaltes surmontant des gabbros.

 Ces deux roches de même composition chimique sont issues d'une cristallisation fractionnée du magma dans la chambre magmatique.
Les gabbros se forment par un refroidissement lent en profondeur, les basaltes par un refroidissement rapide au contact de l'eau de mer.

2-Définitions

Basalte, gabbro et péridotites sont en effet trois roches cruciales du domaine océanique.

Basalte et gabbros constituent à eux seuls l’ensemble de la croûte océanique alors que les péridotites constituent la base de la lithosphère océanique ainsi bien sûr que le reste du manteau

3-Les différents types de roches cruciales

Basaltes, gabbros et péridotites sont en effet très différents :

CRITERES /         ROCHES	BASALTES	GABBROS	PERIDOTITES
Type de roches	Magmatique	Magmatique	Magmatique
	Volcaniques	plutoniques	Plutoniques
Texture	Vitreuse et Microlithique   parfois avec phénocristaux	Grenue, holocristalline	Grenue, holocristalline
Composition         en minéraux	Plagioclases (microlithes)   Pyroxènes et olivines noyés dans une pâte non cristallisée, amorphe = verre	Plagioclases       Pyroxènes	OLIVINE prédominante    Pyroxènes
Localisation	croûte océanique	croûte océanique	manteau
Origine	Refroidissement rapide   magma issu fusion partielle des péridotites	Refroidissement lent   magma issu fusion     partielle des péridotites	Originelle ou secondaire mais toujours refroidissement lent.

                                 Roches de croute oceanique

 

 

4-Les produits de projections

Parmi les produits de projection on a:

·         Les produits volcano sedimentaires

·         tels que les tufs

·         les cinerites

·         les lapillis accretionnaires

·         les pisolites 

·         les spatter cones

·          les ignimbrites

a-Definition des ignimbrites

Ce sont des roches volcaniques d'origine   calco alcalines. Elles sont tendres   de couleur jaune grisate. Elles renferment dans leur composition des  micro cristaux de quartz et en quantite moindre des feldspaths et biotites

Les ignimbrites sont dus aux centres formees a partir des rhyolites

Elles  se déplacent a tres grandes vitesse et forment des nuées ardentes.

b-Definition des  produits volcano sedimentaires

 Il s agit de produit s qui sont dus suite au contact du magma basaltique et un milieu aqcuifere. Ces produits sont representes par des tuff a laplillis a elements grossiers moyens et fins de couleur jaune verdadre.

 Ils forment des nuees ardentes et se deplacent horizontalement a 300Km/s

c-Les Spatter cones

 Ce sont des niveaux de couleur noire formes essentiellement de scories soudees entre elles.

Ils temoignent un dynamisme phreatomagmatique.

d- lahar

 C'est un terme qui correspond à une coulée boueuse non stratifiée. Il témoigne un changement de dynamisme passant d un dynamisme phreatomagmatique a un dynamisme aérien

IV-Contexte Géodynamique du volcanisme

 Le volcanisme peut prendre naissance soit à partir:

·         D'une distension = volcanisme alcalin

·         D'une compression = volcanisme transitionnel

·         D'une subduction = volcanisme calco alcalin

 

1-    Volcanisme alcalin

 Il est représenté par des coulées basaltiques présentant parfois des prismes appelés aussi des orgues.

ces roches renferment dans leur composition minéralogique appelée aussi paragénèse :

·         Olivine

·         Plagioclase

·         Cpx

 Parfois des amphiboles et des feldspathoïdes

 

 

2-    Volcanisme transitionnel

 

Il est représenté par des coulées dacitique et rhyolitique et basaltique présentant parfois s prismees Ces roches renferment dans leur composition minéralogique appelée aussi paragénèse :

·         Plagioclase

·         Opx

·         Biotite

·         Quartz

 Ce volcanisme prend naissance à partir des mouvements compressifs.(exemple volcanisme transitionnel de la Moyenne Tafna).

3-Volcanisme calco alcalin

Il est représenté par des coulées  andesititiques dacitique et rhyolitique qui se présentent parfois  en dyckes ou en neckes

Ces roches renferment dans leur composition minéralogique:

·         Feldspath

·         Opx

·         Biotite

·         Quartz

·         Amphibole

 Ce volcanisme prend naissance à partir des mouvements de sub- duction(volcanisme de Bou Zedjar).