Chapitre 2: Classification des roches magmatiques

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

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

3 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;

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

5 Classification: textures
Texture porphyrique Texture vitreuse

6 Classification: textures
Texture grenue Granite  1 : Quartz - 2 : Biotite - 3 : Plagioclase - 4 : Orthose

7 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

8 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.

9 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.

10 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

11 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

12 Classification des roches ultramafiques

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

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

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16 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.

17 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

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

19 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

20 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

21 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

22 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

23 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

24 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

25 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

26 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

27 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

28 Fitton and Dunlop, 1985

29 Diagrammes de discrimination et de variations chimiques
Na2O+K2O vs SiO2 en % poids Distinction entre roches alcaline et subalcaline

30 Alkali vs. Silica diagram for Hawaiian volcanics:
Seems to be two distinct groupings: alkaline and subalkaline Figure 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

31 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 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, D’après Winter

32 D’après Winter

33 D’après Winter Figure 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.

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

35 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).

36 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).