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Nées du feu Nées dun magma, une masse de roche fondue. Volcans.

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1 Nées du feu Nées dun magma, une masse de roche fondue. Volcans

2 Lorigine des magmas De leau à 90 °C ne bout pas au niveau du sol parce que le poids de lair qui se trouve au- dessus, la pression, garde les molécules collées les unes sur les autres. Plus haut dans latmosphère cette eau bout. De même, la roche solide de lasthénosphère fond partiellement (10 %) si elle est entraînée vers la surface et que le poids de la roche qui se trouve au-dessus diminue. La roche se refroidit très peu dans un tel courant ascendant. La roche de lasthénosphère fond aussi partiellement quand une plaque en subduction lui amène de leau, ce qui abaisse sa température de fusion. 87° atmosphère asthénosphère 1000° 990° courant m

3 La mise en place des magmas Comme lhuile dans leau, le magma a une masse volumique (nombre de g dans 1 cm 3 ) plus petite que le manteau qui lentoure et il cherche à monter. Il se force un chemin (= faire intrusion) en déformant et en fracturant la roche solide. Dans la croûte la différence de masse volumique disparaît, le magma cesse de monter et il forme un réservoir où il se solidifie généralement en donnant des roches ignées intrusives. Plus rarement, divers mécanismes mettent le réservoir sous pression et provoquent léruption du magma hors du réservoir et son effusion en surface donnant des roches ignées effusives. croûte manteau Fusion partielle réservoir intrusive effusive

4 La viscosité des magmas On décrit labondance du silicium Si, de laluminium Al, du fer Fe… dans un magma en imaginant ces éléments combinés à lélément le plus abondant, loxygène O. On parle donc de concentration en silice SiO 2, en oxyde de magnésium MgO, en oxyde de fer Fe 2 O 3, etc. Dans la chimie des minéraux, SiO 2 et Al 2 O 3 servent de «granulats» et K, Ca, Na, Fe et Mg servent de «ciment». Un magma très riche en silice est toujours très pauvre en Fe et Mg. On qualifie un magma riche en silice de felsique (feldspath K – silice - ique). Cest un magma visqueux qui sort des volcans comme de la pâte à dents et qui donne des roches pâles. On appelle lave un magma qui sécoule du sol. Photo de S.R. Brantley, USGS Dôme de lave visqueuse Rhyolite solidifiée, lave felsique pâle

5 Un magma pauvre en silice, donc riche en fer et magnésium, est qualifié de mafique (magnésium – fer - ique). Cest un magma qui coule comme de leau et qui donne des roches foncées. Photo de J.D. Griggs, USGS rivière de lave fluide Les deux photos montrent une coulée de basalte, une lave mafique foncée. Photo USGS Les photos du USGS : s/Pglossary/pglossary.html

6 Question Ces scories (= lambeaux de lave boursouflés projetés par un volcan) sont- elles riches ou pauvres en silice ? Réponse : Comme elles sont très foncées, elles sont pauvres en silice et riches en fer et magnésium.

7 Texture des roches ignées La taille et larrangement des minéraux dune roche ignée, sa texture, nous dit comment le magma a refroidi. Le refroidissement brutal dun magma, comme on le pratique dans la fabrication des vitres, donne des roches vitreuses. Les atomes nont pas le temps de se mettre en ordre et il ny a pas de cristaux (et donc de minéraux) dans la roche. Le refroidissement rapide dune lave felsique a donné un verre de type obsidienne. Si le magma avait eu le temps de cristalliser, il aurait donné un granite pâle. Le verre, lui, est noir à cause dimpuretés de magnétite ou doxydes de fer. Cest une exception à la règle felsique = pâle.

8 Verre de type pierre ponce. Verre de même composition que le granite, de couleur claire, ayant laspect de lécume, très léger. Ce verre se forme à partir dune lave felsique visqueuse riche en gaz : en séchappant, le gaz laisse des vacuoles. Verre de type scorie. Si ce verre avait complètement cristallisé, il aurait donné un gabbro. Verre rougeâtre, boursouflé, plein de trous de dégazage, quon utilise pour lempierrement des routes parce quil résiste bien aux intempéries. Cest léquivalent mafique de la pierre ponce. Photo Mineral Information Institute

9 Texture (suite) Le refroidissement très lent dun magma, dans son réservoir, donne des roches phanéritiques, cest-à-dire totalement formées de cristaux visibles à lœil nu (phaneros = visible, comme dans phénomène). Une roche phanéritique a un grain moyen ou grossier. Le grain désigne lensemble des parties qui forment une roche, telle quon la voit à lœil. Un réservoir de la taille du mont Royal prend environ ans à se solidifier complètement. Gabbro semblable à celui du mont Royal. Une roche phanéritique ayant le même composition que les scories vitreuses et que la basalte à grain fin. Photo de C.E. Jones : s/2IgneousRocks.html Pyroxène Feldspath

10 Texture (suite) Le refroidissement rapide dune coulée de lave, qui prend quelques mois, donne une texture aphanitique (a- = non, non visible), à mi-chemin entre les texture vitreuse et phanéritique. Les cristaux sont invisibles ou à peine visibles à lœil nu et on découvre au microscope un mélange de verre et de cristaux fins. Une roche aphanitique a un grain très fin. Photos de K. Ratajeski : u/Petunia/IgMetAtlas/mai nmenu.html Photo de C.E. Jones Un basalte aphanitiqueComparaison au microscope polarisant dun gabbro phanéritique et dun basalte aphanitique.

11 Question La photographie montre un ancien sol rouge qui a été recouvert par une couche de roche ignée. Quelle est lorigine de cette roche ? Quelle est la texture probable au centre de la couche ? Réponse : Comme la roche a recouvert le sol, il sagit dune nouvelle coulée de lave solidifiée. La texture est donc probablement aphanitique parce que le refroidissement a été rapide, mais pas brutal. Ancien sol organique Roche ignée Coulée de lave basaltique

12 Texture (suite) Quand les conditions de refroidissement du magma changent, on peut obtenir une roche dont certains des cristaux sont nettement plus gros que les autres. On parle alors de phénocristaux (pensez encore à phénomène) qui donnent à la roche une texture porphyrique. La photo montre un magma qui a dabord refroidi lentement dans son réservoir, ce qui a donné les phénocristaux. Puis il a fait éruption et a fini son refroidissement rapidement, ce qui a donné la matrice aphanitique qui entoure les phénocristaux. Lave solidifiée de texture porphyrique. Matrice aphanitique Phénocristaux

13 Texture (fin) Mentionnons en terminant la texture vacuolaire, cest-à- dire la présence de vacuoles, de trous laissés par un gaz qui sest échappé du magma. La pierre ponce a une texture vitreuse et vacuolaire. La texture vacuolaire est courante à la surface des coulées de lave. Lave solidifiée de type basalte, aphanitique et vacuolaire, avec des phénocristaux dolivine.

14 Texture et mise en place Le même magma peut refroidir au centre dun réservoir ou près de la paroi, dans une fissure de la croûte, au cœur dune coulée de lave ou à sa surface, au contact de leau de mer, dans une goutte projetée par un volcan, etc. Cela peut donner une roche compacte ou pleine de vacuoles, un verre ou un amas de cristaux, une roche faite déclats soudés, etc. En simplifiant, les roches intrusives ont des textures phanéritiques et parfois porphyriques, les roches effusives ont des textures aphanitiques, vitreuses, souvent vacuolaires et porphyriques. Roches effusives ou volcaniques (De Vulcain, le dieu du feu et des forges) Roches intrusives ou plutoniques (De Pluton, le dieu des enfers)

15 Classification des roches ignées Parmi toutes les roches ignées, nous en retiendrons trois avec leurs diverses textures : le granite, le basalte et la péridotite. Le granite est un composant important de la croûte continentale et il correspond à la composition chimique moyenne de cette croûte. Les diverses textures du basalte constituent la croûte océanique et la péridotite est la roche du manteau terrestre. Voir la prochaine diapositive.

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17 Question Les roches des monts Rougemont et Saint-Bruno sont principalement des gabbros et des péridotites, des roches ignées phanéritiques. Quest-ce que cette texture nous dit sur lorigine de ces montagnes ? Réponse : La texture du gabbro et de la péridotite nous indique quil sagit de roches intrusives (plutoniques) qui se sont solidifiées lentement dans la croûte. Leur présence en surface est le résultat de lérosion. Il y a une montagne parce que ces roches ont mieux résisté à lérosion que la roche encaissante. Gabbro Péridotite

18 Le dégagement des massifs intrusifs En cassant et en déformant la croûte, les mouvements des plaques de lithosphère (géodynamique interne) peuvent entraîner vers la surface des roches qui ont refroidi en profondeur et/ou lérosion (géodynamique externe) peut enlever les terrains qui les recouvrent. Le terme «pluton» désigne tous les types de massifs rocheux intrusifs. Les plutons sont abondants au Québec. Certains types communs sont le sill, le dyke et le batholite. Sill = lame de roche horizontale Dyke = lame de roche verticale ou oblique Batholithe = pluton de dimension régionale Dyke Sill

19 La vallée de Yosemite dans le batholithe de la Sierra Nevada (100 % granite) en Californie. Ce muret (dans la neige) est un dyke lié à lintrusion du mont Royal. Comme la montagne elle- même, il dépasse du calcaire quil a infiltré parce quil résiste mieux que lui à lérosion.

20 Les laves Le liquide dune bouteille peut sécouler hors de la bouteille ou, sil est très riche en gaz, mousser et se fragmenter. Le magma fait de même. La lave est un écoulement cohérent de magma sous forme dun liquide. Selon sa viscosité, la forme du terrain et lenvironnement, une coulée de lave prend diverses formes. Voyons lexemple du basalte. On ne sait pas pourquoi, mais le basalte sécoule de deux façons. Dans la première, dite pahoehoe, la coulée est mince (1 à 2 m) et elle a une surface lisse en forme de bulbes, de viscères ou de cordages.

21 Dans la seconde, dite aa, la coulée est épaisse (2 à 30 m) et sa surface est formée de scories de toutes tailles rugueuses et épineuses. Quand la lave basaltique sépanche au fond de leau, comme cela arrive aux dorsales notamment, elle se couvre rapidement dune couche de verre. Des bulles de lave successives vont percer cette couche et donner des accumulations de coussins de lave. Le parc dAiguebelle en Abitibi est fait de telles laves (qui ont été incorporées à la croûte continentale après leur formation). Peau de verre Lave

22 Question La photographie montre deux coulées de lave basaltique voisines. De quel type est chaque coulée ? Réponse : On voit que la surface de la coulée de gauche est couverte de scories de diverses tailles. Cest une coulée de type aa. La surface de la coulée de droite est lisse avec quelques cordages. Cest une coulée de type pahoehoe.

23 Dans leau, les coussins ou la peau de verre peuvent se fragmenter. Les éclats donnent des roches qui appartiennent à la grande famille des brèches, les roches formées déléments anguleux cimentés les uns aux autres. Exemple de brèche de coussins. s3conejopillows.html.

24 La fragmentation dun magma Au lieu de faire éruption sous forme de lave, un magma riche en gaz peut être projeté (pensez à une bouteille de champagne ou à de la sauce à spaghetti qui chauffe). Ou encore, un dôme de lave visqueuse peut seffondrer et dévaler une pente. Ces fragments de magma ou de roche brûlante ont des tailles qui vont de la poussière au bloc. On donne le nom général de tephras aux éléments dun dépôt meuble (éléments libres) de tels fragments. Les ponces et les scories sont des exemples de tephras. Rappelons que les scories se forment aussi à la surface des coulées de lave aa.

25 Classification des tephras On classe généralement les tephras en fonction de leur taille (ou granulométrie) sans tenir compte de leur aspect : Cendre = jusquau grain de sable Lapilli = du grain de sable à la taille dune clémentine Bloc (anguleux) et bombe (arrondie) = plus gros quune clémentine Lit de lapillis au pied du volcan Hekla. Il sagit de billes de verre noires et de ponces jaunes.

26 Lits de cendres, de lapillis, de blocs et de bombes sur le volcan Kilauea (Hawaii). Les bombes et les blocs projetés par le volcan ont enfoncé les dépôts de cendres. Voir une question du devoir.

27 Les roches pyroclastiques On appelle roches pyroclastiques les fragments volcaniques collés à chaud ou les tephras cimentés par la circulation des eaux souterraines. Nous nétudierons pas leur classification. Vue densemble et gros plan dun dépôt cimenté de cendres et de bombes.

28 Question Les blocs projetés lors dune éruption ne sont pas toujours des fragments de magma. Cest le cas notamment de ces blocs, projetés en 1924, qui jonchent le sol à proximité dun des cratères du volcan Kilauea. Proposez une autre façon de produire des blocs lors dune éruption explosive. Réponse : Léruption peut projeter des fragments de la montagne elle-même. Dans ce cas-ci, le magma a chauffé une poche deau souterraine et la pression créée par la vapeur deau a fragmenté la roche encaissante. cratère


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