TUE 233 TP de pétrographie 4: Les roches basiques. Pierre Beck, Laboratoire de Planétologie de Grenoble pierre.beck@obs.ujf-grenoble.fr

La minéralogie est un reflet de la composition chimique

Roche basique = moins de 50% en masse de SiO2. Roche basique: définition Roche basique = moins de 50% en masse de SiO2. (pas ou très peu de quartz).

Les péridotites: le manteau supérieur. 0 km Feldspath 30 km Spinelle 80 km Grenat Péridotite= olivine+pyroxène+phase alumineuse. Présentes en inclusions dans les basaltes alcalins.

Classification des roches ultrabasiques

1er exemple: La lithosphère océanique. Série tholéitique.

La lithosphère océanique. Basalte Gabbro Péridotite

2eme exemple: Basaltes de point chaud. Hawaii Série alcaline.

Conditions de formation des magmas basiques

Classification des basaltes de Yoder et Tilley Tholéiites Basaltes Alcalins Basaltes sub-alcalins Tholéiites à Olivines

L’altération de l’olivine L’olivine est un minéral qui s’altère très facilement sur Terre. Deux types de transformations en fonction de la température et en présence d’eau: -iddingsite: marron (mélange d’argiles et oxydes) -serpentine: translucide.

Les olivines (ou péridots) Classe: nésosilicate Système: orthorhombique (Mg,Fe)2SiO4 LPNA Lumière naturelle: Forme: prismes bipyramidés ou grains xénomorphes arrondis Couleur: presque incolore, limpide Réfringence: forte (nm~1,70) Altération: Aisée en iddingsite ou serpentine. Lumière polarisée: Biréfringence: forte (Ng-Np~0,04). Teintes vives de la fin du 2ème ordre. Extinction: Droite, parallèle à l’allongement. LPA

Le clinopyroxène Augite (Mg,Fe,Ca)2Si2O6 Classe: inosilicate Système: monoclinique Augite (Mg,Fe,Ca)2Si2O6 Lumière naturelle: Forme: section basale carrées à coin biseautés. Autre section sub-rectangulaires. Clivages: 2 orthogonaux sur les sections basales. Couleur: peu coloré brun-vert Réfringence: forte (nm~1,65). Inclusions: oxydes fréquents. Lumière polarisée: Biréfringence: assez forte (Ng-Np~0,025). Teintes vives de la fin du 2ème ordre. Extinction: Oblique sur les sections allongées (~45°) Macles: fréquentes. Parfois en sablier. LPNA LPA

L’orthopyroxène (Mg,Fe)2Si2O6 Classe: inosilicate Système: orthorhombique (Mg,Fe)2Si2O6 Lumière naturelle: Forme: section basale carrées à coin biseautés. Autre section sub-rectangulaires. Clivages: 3 clivages. 2 orthogonaux sur les sections basales 2 orthogonaux sur les sections allongées Couleur: peu coloré brun-vert Réfringence: forte (nm~1,65) Inclusions: oxydes fréquents Lumière polarisée: Biréfringence: faible (Ng-Np~0,08). Teintes peu vives fin 2ème ordre, parfois jaune. Extinction: Droite. Macles: fréquentes. LPNA LPA

Les felsdpaths Plagioclase: NaAlSi3O8-CaAl2Si2O4 Alcalins: KAlSi3O8-NaAlSi3O8

Plagioclase et orthose en cristaux séparés

Les felsdpaths plagioclases Classe: tectosilicates Système: triclinique NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8 Lumière naturelle: Forme: Sections allongées sub-rectangulaires ou aciculaires Clivages: 2 très difficiles à observer Couleur: incolore Réfringence: faible (nm~1,53 à 1,58) Altération: Souvent en paillettes incolores biréfringentes (séricite) Lumière polarisée: Biréfringence: faible (Ng-Np~0,007 à 0,013). Teintes grises à blanc 1er ordre. Extinction: angle variable en fonction de la composition chimique. Macles: polysynthétiques (de l’albite). Macles de Carlsbad possible. LPNA LPA

Les felsdpaths plagioclases Plagioclase: NaAlSi3O8-CaAl2Si2O4 Aligner suivant l’axe de la macle. Tourner de 45°. Le cristal doit être gris de façon homogène. Tourner de chaque coté jusqu’à extinction et mesurer l’angle. Angle maximum=a. Si vers la gauche, a est négatif. Si vers la droite, a est positif. Reporter a sur le diagramme.

L’hornblende: amphibole calcique et alumineuse. (Na,Ca)2(Mg,Fe2+ et 3+, Al)5[(Si,Al)8O22](OH)2 Classe: inosilicates Système: monoclinique Lumière naturelle: Forme: Sections basales sub-losangiques, autres sections prismatiques. Clivages: 2 clivages à 120° sur les sections basales. Couleur: coloré brun ou vert. Pléochroïsme: très net. Réfringence: moyenne (nm~1,65) Lumière polarisée: Biréfringence: Assez faible (Ng-Np~0,02). Teintes de fin du 1er ordre jusqu’au bleu 2ème ordre. Extinction: oblique sur les sections allongées (~15-25°). Macles:simples fréquentes. LPA

Le tableau récapitulatif des observations Minéral 1 Minéral 2 Minéral 3 LPNA Taille Couleur Forme Relief/indice Clivages Pléochroïsme LPA Teinte Biréfringence Macle Angle d’extinction Conclusion Nom Formule

Observations en lumière naturelle Taille des minéraux: à préciser même si elle n’est pas un critère d’identification Forme des cristaux (xénomorphe, automorphe, …): renseigne sur l’histoire de cristallisation Clivages: familles de plan selon lequel le minéral à tendance à se débiter= « famille de « traits » parallèles. A ne pas confondre avec les.. Cassures: surfaces non planes donnant des courbes quelconques= liées à l’histoire de la roche, au refroidissement Couleur et pléochroïsme: -minéraux opaques (oxydes) ou incolores (quartz) -minéraux colorés non pléochroïques: pas de changement de couleur à la rotation de la platine -minéraux pléochroïques: variation de teinte entre un pôle foncé et un pôle clair. Réfringence (ou indice de réfraction)= relief : faible pour les tectosilicates (quartz, feldspaths) fort pour l’apatite ou le grenat. Altération et inclusions: destabilisation des cristaux en phases secondaires. Le long de la bordure ou selon les cassures ou clivages.

Observations en lumière polarisée et analysée Angle d’extinction: -les milieux isotropes (non biréfringents) et les sections cylindriques restent toujours éteintes. -Toute autre section s’éteint 4 fois par tour et l’éclairement maximum a lieu a 45° des positions précédentes. -angles d’extinction évalué après positionnement en NS d’une direction cristallographique remarquable (clivage, …) -observer plusieurs sections, seule la valeur MAX est caractéristique du minéral étudié. Biréfringence: -a l’éclairement maximum d’une section, essayer de situer la teinte observée dans l’échelle de Newton. -observer plusieurs sections: seule la valeur MAX est caractéristique du minéral étudié. Dn=ng-np -certains minéraux ont des teintes anormales (minéraux très colorés,…) Macles: associations de deux réseaux cristallins appartenant au même cristal: différentes positions d’extinction, de teinte de birefringence.

Quelques repères à mémoriser Ultra-basique Péridotite: Olivine Pyroxène Intermédiaire Dacite/GRANODIORITE: Quartz Feldspath Alcalins Feldspath Plagioclase (Na) Mica ou/et amphibole. Basique Basalte/GABBRO: Feldspath plagioclase (Ca) Pyroxène. Acides Intermédiaire Rhyolite/GRANITE: Quartz Feldspath Alcalin Feldspath plagioclase (Na) Mica ou/et amphibole. Andesite/DIORITE: Feldspath plagioclase (Ca-Na) Pyroxène Amphibole. Trachyte/SYENITE: Feldspath Alcalins Mica ou/et amphibole.

Classification de Streckeisein Valable pour les roches avec moins de 90% de ferromagnésiens. Quartz F. Alcalins F. Plagioclases Il faut renormaliser à 100 % après avoir rétiré les ferro-magnésiens. Feldspathoïdes

Remarque Cette classification concerne uniquement la minéralogie primaire. Celle-ci peut être modifiée par: -l’altération aqueuse (pluie ou hydrothermalisme) -le métamorphisme (P ou T) Ex: mica se transforme en chlorite vers 600°C

Réalisation d’un schéma descriptif

Réalisation d’un schéma descriptif Faire deux schémas de la même zone, un en LPA et un en LPNA.

Les péridotites: le manteau supérieur.