Chapitre 2: Classification des roches magmatiques Pétrologie générale Chapitre 2: Classification des roches magmatiques

Classification Classification génétique-Contexte tectonique Texture (taux de refroidissement) Minéralogie réelle (mode) et virtuelle (norme) Composition chimique

Classification des roches Classification génétique Association avec des cadres tectoniques Rides océaniques-MORB Marges convergentes-IAB Points chauds-OIB Correspond à différents réservoirs magmatiques et dynamiques du manteau Basée sur les éléments en trace et isotopes radiogéniques MORB: Mid-Ocean Ridge Basalt IAB: Island Arc Basalt OIB. Oceanic Island Basalt IAB MORB OIB Winter; http://www.whitman.edu/geology/winter/

Classification: texture Texture (taux de refroidissement) Roches plutonique: texture grenue Roche volcanique: texture vitreuse ou porphyrique

Classification: textures Texture porphyrique Texture vitreuse http://www.geocities.com/CollegePark/Classroom/2937/Textures_ignees.html

Classification: textures Texture grenue http://les.mineraux.free.fr/dossier-mineralo/textures/photos/grenue.JPG Granite  1 : Quartz - 2 : Biotite - 3 : Plagioclase - 4 : Orthose

Classification des roches Minéralogie Pourcentage des phases minéralogiques = composition modale Composition chimique des minéraux déterminée à la microsonde Zonations Relations de réaction (déséquilibre) Permet estimations thermo-barométriques et conditions physico-chimiques de lors de la cristallisation Morphologie Phase minéralogique non homogène Pourcentage poids ≠ pourcentage volume Difficile de déterminer les proportions des phases mineures Mode surtout utile pour les roches plutoniques

Diagrammes ternaires Figure 2-1a. Method #1 for plotting a point with the components: 70% X, 20% Y, and 10% Z on triangular diagrams. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, John Winter, Prentice Hall.

Diagrammes ternaires 100 x Y/ (Y+Z)=67% Figure 2-1b. Method #2 for plotting a point with the components: 70% X, 20% Y, and 10% Z on triangular diagrams. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, John Winter, Prentice Hall.

Classification des roches ultramafiques Caractéristiques Minéraux ferromagnésiens (>90%) ± feldspath et quartz Rapport élevé Mg/(Mg+Fe) Contexte Roches du manteau: très riches en olivine Cumulats

Classification des roches ultramafiques Roches plutoniques Péridotite: olivine + pyroxène Lherzolite: olivine + diopside + enstatite Harzburgite: olivine + enstatite Wehrlite: olivine + diopside Websterite: enstatite + diopside Clinopyroxenite, orthopyroxenite, hornblendite, dunite. Roches volcaniques Komatiites Enstatite: opx Diopside : cpx

Classification des roches ultramafiques http://www.uwgb.edu/DutchS/GRAPHIC0/ROCKMIN/Ig-Rocks/Igclas3.gif

Classification des roches mafiques Caractéristiques Plagioclases riches en anorthite + ferromagnésiens ± micas ±amphiboles (rarement qz et feldspatoïds) Roches plutoniques Gabbros, troctolites, norites Roches volcaniques basaltes

Classification des roches mafiques Gabbro: plagioclase + augite Gabbro à olivine: plagioclase + augite + olivine Norite: plagioclase + orthopyroxène Troctolite: plagioclase + olivine

http://www-odp.tamu.edu/publications/195_IR/chap_02/c2_f7.htm

Classification des roches granitiques et syénitiques The rock must contain a total of at least 10% of the minerals below. Renormalize to 100% Quartz-rich Granitoid 90 60 20 Alkali Fs. Quartz Syenite Quartz Syenite Monzonite Monzodiorite (Foid)-bearing 5 10 35 65 (Foid) Monzosyenite (Foid) Syenite (Foid) Gabbro Qtz. Diorite/ Qtz. Gabbro Diorite/Gabbro/ Anorthosite Diorite/Gabbro (Foid)olites Quartzolite Granite Grano- diorite Tonalite Alkali Feldspar Granite Q A P F Plagioclases: anorthite-albite Feldspaths alcalins: Albite-Orthose Feldspathoides: leucite (V), néphéline, sodalite (P), noseane, hauyne (V) Figure 2-2. A classification of the phaneritic igneous rocks. a. Phaneritic rocks with more than 10% (quartz + feldspar + feldspathoids). After IUGS.

Classification des roches granitiques et syénitiques Basée sur le double triangle de Steckheisen Ferromagnésiens variables 50% dans gabbros 1-15% dans les syénites alcalines Plagioclases Magmas mafiques: plag riches en Ca (Anorthite) Granites: plag riches en Na (Albite) Felspaths alcalins HT: roche volcaniques: sanidine ou anorthose monoclinique LT: roches plutoniques: orthose ou microcline

Classification des roches volcanique Figure 2-3. A classification and nomenclature of volcanic rocks. After IUGS.

La norme Conversion de la proportion d’oxydes en minéralogie normative virtuelle On détermine un assemblage théorique de minéraux standards anhydres Permet de comparer des roches avec des histoires (taux de refroidissement →textures) différentes Permet de comparer des roches hydratées avec des roches anhydres Permet de faire abstraction des solutions solides

La norme: principe On recalcule la composition chimique sans l’eau et sans certains éléments mineurs On utilise des proportions moléculaires plutôt que des poids

La norme: principe Détermination de la saturation en silice La silice est utilisée pour faire du: Feldspath: NaAlSi3O8 Pyroxène: 2(Mg,Fe)SiO3 Quartz: SiO2 S’il n’y a pas assez de silice pour faire des pyroxène, on fait de l’olivine (Mg,Fe) 2SiO4 +SiO2 =2(Mg,Fe)SiO3 Si un déficit en silice subsiste, on fait de la néphéline à la place du feldspath NaAl 2SiO4 +2SiO2 =NaAlSi3O8

La norme: principe Détermination de la saturation en silice Roche sur-saturée en silice: Contient du Qtz normatif Roche saturée en silice Contient Hy, mais ni Qtz , ni Ne, ni Ol Roche sous-saturée en silice Contient Ol et peut contenir Ne

La norme: principe Détermination de la saturation en aluminium Indice de saturation en aluminium: Al2O3/(K2O+Na2O+CaO) Roche sur-saturée en Al; peralumineuse: Contient du Corindon normatif Roche sous-saturée en Al; métalumineuse: Contient de l’anorthite et du diopside ou de la Wollastonite normatifs Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)>1 Roche sous-saturée en Al; peralcaline: Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)<1 Contient de l’aegyrine normative mais pas d’anorthite

Norme: tétraèdre du basalte Plan Fo-Di-Ab: partage entre magma saturés en silice (série tholéitique) et magma sous-saturés (série alcaline) Forstérite Mg2SiO4; Diopside CaMgSi2O6; Albite: NaAlSi3O8 Winter course

Tétraèdre du basalte 4 systèmes ternaires: 3 volumes normatifs: Di-Ne-SiO2 Ab-Ne-SiO2 Fo-Ne-SiO2 Fa-Ne-SiO2 3 volumes normatifs: Basaltes alcalins Basaltes tholéiitiques à olivine Basalte tholéiitique à quartz

Tétraèdre du basalte et contexte tectonique Ride océanique: tholéiites à olivine Subduction: tholéiites à olivine et à quartz Intraplaque: très varié: tholéiitique à olivine et à quartz et sous-saturés

Classification des roches Composition chimique globale Roche réduite en poudre avant d’être analysée Eléments majeurs exprimés sous forme de pourcentage d’oxydes Eléments en trace exprimés en ppm Hétérogénéité Représentativité

Fitton and Dunlop, 1985

Diagrammes de discrimination et de variations chimiques Na2O+K2O vs SiO2 en % poids Distinction entre roches alcaline et subalcaline http://www.uwgb.edu/DutchS/GRAPHIC0/ROCKMIN/Ig-Rocks/LeMaitrePlot.gif

Alkali vs. Silica diagram for Hawaiian volcanics: Seems to be two distinct groupings: alkaline and subalkaline Figure 8-11. Total alkalis vs. silica diagram for the alkaline and sub-alkaline rocks of Hawaii. After MacDonald (1968). GSA Memoir 116 Total alkalis vs. silica diagram for the alkaline (red) and sub-alkaline (blue) rocks of Hawaii. After MacDonald (1968). GSA Memoir 116

Diagramme AFM : subdivision de la série subalcaline en une série tholeiitique et une série calc-alcaline F A M Calc-alkaline T h o l e i t c Figure 8-14. AFM diagram showing the distinction between selected tholeiitic rocks from Iceland, the Mid-Atlantic Ridge, the Columbia River Basalts, and Hawaii (solid circles) plus the calc-alkaline rocks of the Cascade volcanics (open circles). From Irving and Baragar (1971). After Irvine and Baragar (1971). Can. J. Earth Sci., 8, 523-548. D’après Winter

D’après Winter

D’après Winter Figure 18-2. Alumina saturation classes based on the molar proportions of Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (“A/CNK”) after Shand (1927). Common non-quartzo-feldspathic minerals for each type are included. After Clarke (1992). Granitoid Rocks. Chapman Hall.

After Wilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman - Kluwer

Diagrammes Bivariés (x-y) Harker diagram for Crater Lake Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication).

Diagrammes Bivariés (x-y) Harker diagram for Crater Lake Figure 8-2. Harker variation diagram for 310 analyzed volcanic rocks from Crater Lake (Mt. Mazama), Oregon Cascades. Data compiled by Rick Conrey (personal communication).