STRUCTURE ET COMPOSITION CHIMIQUE DE LA TERRE Chapitre 1 STRUCTURE ET COMPOSITION CHIMIQUE DE LA TERRE

TP – Cristallisation d’un magma

Les roches magmatiques. Refroidissement lent = roche grenue Une roche magmatique est une roche provenant du refroidissement d’un magma. Refroidissement rapide = roche microlitique

Ordre de cristallisation. Série de Bowen Dans un magma, la cristallisation des minéraux ne se fait pas de manière aléatoire. Elle suit un ordre dit ordre de cristallisation ou série de Bowen (1928). Un magma est du matériel lithosphérique fondu qui se caractérise par : -sa composition essentiellement silicatée, -sa température élevée (900°C à 1 200°C), -sa mobilité qui lui permet de se déplacer. Lorsque les magmas se refroidissent, des minéraux se forment à partir du mélange silicaté suivant un ordre précis d'apparition et dont le terme final est surtout fonction de la teneur en silice du mélange initial. On a deux grandes suites de minéraux, dites « suites réactionnelles », d'une part pour les minéraux ferromagnésiens, d'autre part pour les feldspaths, c'est la série de Bowen

Ordre de cristallisation. Série de Bowen Si O2 45 % 45 % 75 % Les premiers minéraux formés piègent la silice. Le quartz ne pourra s’exprimer que s’il est excédentaire.

Ordre de cristallisation. Si le magma renferme les éléments chimiques nécessaires (Mg, Fe, Ca, K, etc.) en plus de Si et O, les premiers minéraux qui se forment à température élevée sont des olivines (péridots), voir la figure ci-dessus. Si le mélange contient encore de la silice, les olivines étant instables et la température continuant à baisser, elles se transformeront en pyroxènes. S'il n'y a plus assez de Mg et de Fe pour former les pyroxènes, il y aura formation d'amphiboles lors de la baisse de température. A plus basse température se formeront les micas, puis, si la silice est excédentaire, du quartz, dernier minéral à cristalliser. Parallèlement pour les feldspaths plagioclases, on passera de l'anorthite (calcique) à l'albite (sodique) en conservant la même structure cristalline des minéraux (série isomorphe) : suite réactionnelle continue des plagioclases.

Compositions normatives Différentiation des magmas par fusion partielle. Livre p.144 Compositions normatives Péridotite Basalte tholéitique Gabbro Granite (intrusif) SiO2 42,40 50,0 49,0 73,86 Al2O3 5,25 6,0 13,75 Fe2O3 3,67 3,3 3,8 0,78 FeO 6,57 7,6 7,4 1,13 MgO 30,03 22,0 24,0 0,26 CaO 5,63 8,2 7,2 0,72 Na2O 0,54 2,0 1,0 3,51 K2O 0,41 0,3 0,47 autres

Ordre de cristallisation. Série de Bowen Si O2 45 % 45 % 75 % Péridotite : olivine et pyroxènes Basalte : olivine, pyroxènes, amphiboles, plagioclases Andésite : (pyroxènes), amphiboles, plagioclases, orthose, biotite Granite : plagioclase, biotite, orthose, quartz

Les péridotites.

Les péridotites.

Les gabbros

Les gabbros

Les basaltes.

Les basaltes.

Les granites.

Les granites.

Cé quoi ?

Différentiation des magmas par fusion partielle. Livre p.144