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Ecole Marocaine dIngnierie
Roches Magmatiques
Professeur Abderrahim SAADANE
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Introduction
Les roches magmatiques drivent de la solidification dun magma, on les appelle
encore roches endognes ou ignes et parfois improprement roches ruptives.
Le magma est un mlange, en proportion variables, suivant des conditions detemprature et de pression, de cristaux dune phase fluide. Le stade magmatique est une tape
transitoire entre une phase de fusion partielle dune zone de manteau ou de la crote et une
phase de solidification lie au refroidissement du matriel magmatique.
Cette solidification peut se faire lintrieur de la lithosphre o le refroidissement est
alors lent, cest le cas des roches plutoniques ; elles napparaissent donc la surface que grce
lrosion et aux rajustements isostatiques qui remontent les racines des chaines de
montagnes.
Le matriel magmatique peut subir un refroidissement rapide sil est mis la surface dela terre (continent et ocans) : cest le cas des roches volcaniques. Sil le refroidissement est
brutal, il peut y avoir trempe, cest--dire transformation du magma en un solide non
cristallis, le verre. Ceci peut se passer sous leau (dorsales ocaniques- lacs) ou lair libre.
Les verres sont trs prcieux et trs recherchs par les gochimistes, notamment laxe
des dorsales, car ils reprsentent une composition homogne moyenne des magmas. Entre ces
deux extrmes, il existe des intermdiaires et les diverses conditions de refroidissement
conduisent des proportions de cristaux et des verres variables. Et des agencements de
minraux diffrents, caractrisant la structure de la roche.
Classement de roches magmatiques selon le mode de gisements :
Roches Groupes Sous-groupeNiveau de
refroidissement
Roches ignes ou
exognes
Roches
volcaniquesRoches volcaniques 1 Air libre
Roche hypo volcanique
2Semi profondeur
Roche de profondeurs Roche plutonique Roche pri-plutonique Semi profondeur
ou endognes Roche plutonique Profondeur
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Roches plutoniques
LES DIFFERENTS MODES DE CLASSIFICATIONEn fonction de l'acidit de la roche.
En fait, on a tendance confondre richesse en silice et saturation de la roche en SiO2. En
principe, la richesse en silice exprime l'acidit d'une roche, c'est--dire le rapport de laquantit d'oxygne fixe par Si la quantit d'oxygne fixe par tous les autres cations ; on
peut ainsi distinguer.
les roches acides SiO2 > 65 % cas des granites.
les roches intermdiaires 52 %
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En fonction du degr de saturation en silice
La silice est prsente dans tous les silicates, mais lorsqu'elle est trs abondante dans
le magma (> 65 %), elle peut s'individualiser et former du quartz. On dit que la roche est
sursature. Si la quantit est moindre (45 %
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Evolution de la coloration dans les roches magmatiques
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LES GRANDS TYPES DE CLASSIFICATION
On a l'habitude d'effectuer les classifications avec un tableau double entre. C'est ce
qu'avait fait Lacroix dans les annes 30. Il utilisait pour sa classification des critres
granulomtriques, minralogiques et chimiques. Puis Streckeisen a propos, en 1966, une
nouvelle classification, base sur le mode de la roche, et qui tait moins rigide que celle de
Lacroix. On peut en effet mettre en vidence de nombreux intermdiaires qui n'apparaissent
pas dans la classification de Lacroix, et qui sont parfois plus frquents (par exemple les
trachy- andsites sont plus frquents que les trachytes). Pour classer les roches on utilise des
critres minralogiques et des critres granulomtriques
Les critres minralogiques
On distingue parmi les minraux cardinaux (= principaux) : le quartz, les
feldspaths alcalins (orthose, sanidine, albite), les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases,
les feldspathodes (leucite, nphline, mlilite) et les minraux colors (micas, amphiboles,pyroxnes, olivine).
Les critres granulomtriques
Selon la grandeur (et la forme) des minraux constitutifs, donc finalement selon le
mode de refroidissement plus ou moins rapide du bain silicat, on distingue :
Variation des textures pour les roches magmatiques
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Les roches grenues
Elles sont constitues de grains dont la taille moyenne est de 3 5 mm, les variations
stendant de 0,5 mm 1 m. La roche est donc constitue de grains visibles lil nu (ou la
loupe). Le refroidissement est donc lent : le rythme de nuclation et la vitesse de croissance
sont lorigine dun petit nombre de germes cristallins dveloppement plus facile ; la
roche est dite macro cristalline. Pour distinguer les diffrents types de grains, on peut tenir
compte de leurs dimensions, ce qui permet de distinguer :
- Les roches trs gros grains > 3 cm pegmatites.- Les roches gros grains 1 cm < < 3 cm.- Les roches grains moyens 1 mm
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Les roches microgrenues
Elles sont le plus souvent constitues de 2 types de grains : d'une part des grains petits et
nombreux qui manifestent le refroidissement plus rapide du magma, d'o l'apparition d'un
plus grand nombre de grains qui se dveloppent mal ; ces grains sont uniquement visibles au
microscope ; la roche est dite micro-cristalline.
D'autre part on trouve des grains beaucoup plus gros ou phnocristaux dont l'origine
est rechercher dans un refroidissement lent en profondeur. On dit que la roche est
microporphyrique. Ce sont des roches qui commencent refroidir en profondeur, puis qui
s'approchent de la surface et refroidissent plus rapidement. Cela peut galement tre le cas de
magmas importants dont la surface suprieure, en contact avec un environnement froid,
cristallise plus vite sur ses bords (facis de bordure ou bordure fige).
Les roches microlithiques et vitreuses
Elles sont constitues de petits cristaux en forme de baguettes : les microlithes (du
grec micro = petit et lithos = pierre). Ces baguettes forment l'essentiel des roches volcaniques
; elles tmoignent d'un refroidissement rapide (une coule refroidit en quelques annes). Un
cas particulier est celui des dolrites dont les microlithes sont visibles l'oeil nu ; il
faudrait inventer un nouveau mot, par exemple celui de macrolithes pour tenir compte de
cette observation, le refroidissement n'tant ni trs lent, ni trs rapide. C'est le cas des dolrites
de la crote ocanique et des basaltes demi-deuil.
Parfois il n'y a aucun cristal visible; aucun germe n'a pu apparatre car la grande
viscosit du magma bloque la nuclation ; il se forme alors un verre ; celui-ci peut parfoisgalement coexister avec les microlithes. Il est intressant de souligner que le verre est
toujours instable et qu'il a tendance cristalliser ; cette dvitrification est trs lente et donne
naissance des cristallites disposes de faon fibroradie. Ces petites sphres millimtriques
portent le nom de sphrolites.
Ces variations de dimensions sont donc dans la majorit des cas le reflet d'une plus ou
moins grande vitesse de refroidissement ; mais elles peuvent avoir d'autres origines : une
augmentation de la pression peut lever le liquidus du systme, d'o cristallisation une
temprature plus leve ; une perte d'eau peut avoir les mmes effets.
Classification qualitative et quantitative
Pour le ptrographe la simple reconnaissance des minraux n'est souvent pas
suffisante. Il faut connatre aussi la proportion de chacun d'eux. D'autre part, lorsque l'on a
affaire une roche volcanique contenant du verre, il faut en tenir compte car il s'agit d'une
partie du magma qui n'est pas l'origine de cristaux ; donc on a de la difficult la classer.
On peut alors utiliser l'analyse chimique et, connaissant la composition thorique des
minraux cardinaux, on peut calculer partir de cette analyse les minraux qui auraient d
apparatre si tout le liquide avait cristallis. Ceci nous permet de distinguer 2 types de
classification de ce point de vue :
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- On peut effectuer une classification simplement qualitative = observe : c'est le
mode de la roche et on parlera de classification modale. C'est le cas de la classification de
Streckeisen.
- On peut galement partir de la composition chimique exacte de la roche, et effectuer une
classification quantitative = calcule ; c'est la norme de la roche et on parle de classification
normative (Norme CIPW : acronymes des noms de 4 amricains qui ont nos au point cette
norme).
LA CLASSIFICATION DE STREICKENSEN
Les classifications antrieures tant trop rigides, il est prfrable d'employer la
classification internationale : celle de Streckeisen. Il utilise un losange dont les 4 sommets
correspondent : au quartz, aux feldspaths alcalins, aux plagioclases et aux feldspathodes. Il
faut complter cette classification base exclusivement sur des minraux clairs par un triangle
dont les sommets sont l'olivine, les clinopyroxnes et les orthopyroxnes, ceci pour les roches
ne contenant pas de minraux clairs (roches ultramafiques).
Cette classification, utilise l'heure actuelle, est donc base sur les proportions des
minraux prsents, mesures grce au compteur de points (le mouvement micromtrique d'un
chariot fix sur la platine d'un microscope permet le comptage des principaux minraux de la
roche). Dans le cas des roches volcaniques, on est oblig de faire entrer une part de calcul
pour tenir compte du verre.
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LE DIAGRAMME DE COX et al. 1979 :
Nous avons vu en gochimie que le diagramme de Harker pouvait tre intressant
plus d'un titre. Non seulement il permettait de comprendre les volutions minralogiques,
mais il permet galement de mettre en vidence les filiations des roches entre elles. En effet,
partir d'un magma basaltique peut natre un groupe de roches, une srie magmatique, qu'il estintressant de mettre en vidence. On porte en abscisse le pourcentage en SiO2, et en
ordonne la somme des pourcentages en K20 + Na2O. On peut alors sur ce diagramme
visualiser l'ensemble des roches magmatiques. C'est ce qu'ont fait Cox et al. en 1979. Ce
diagramme est prfrable une classification car il permet de mettre immdiatement en
vidence les volutions magmatiques, que les roches soient cristallises ou vitreuses. On a
galement port sur ce diagramme les quivalents plutoniques des roches volcaniques.
Les roches volcaniques :
De la mme faon que les roches plutoniques, les roches volcaniques se concentrent aux
limites des plaques et qui tracent les zones de subduction. Une exception peu se remarque
pour le volcanisme ponctuel : points chauds. Les iles Hawa en est un bon exemple.
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Alignement du volcanisme autour des plaques.
Schma montrant lorigine des magmas volcaniques
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Exemple des roches volcanique.
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Exploitation des cendres volcaniques comme matriaux de construction.
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Affleurement des roches volcaniques et leurs modes dexploitation.
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