Roche magmatique : Cours – Résumés – TP – TD corrigés – Exercices – Examen corrigé

Une roche est un agrégat naturel de minéraux. On distingue trois grandes familles de roches :

• les roches magmatiques, formées par la cristallisation du magma ;
• les roches sédimentaires qui proviennent de l’accumulation et la consolidation de sédiment ;
• Et enfin les roches métamorphiques qui résultent des transformations que subissent les roches lorsqu’elles sont soumises à des conditions de température et/ou de pression différentes de celles qui étaient présentes lors de la formation de la roche.

Le cycle des roches :

Ces trois grandes familles de roches sont liées entre elles à la surface de la Terre par le cycle des roches. Les roches magmatiques formées par la cristallisation du magma subissent à la surface de la Terre les processus d’érosion qui conduisent à la formation et le dépôt de sédiments. Ces derniers s’accumulent et subissent des processus physico-chimiques qui conduisent à la formation des roches sédimentaires.

Les roches magmatiques et sédimentaires peuvent être soumises à des conditions de température et/ou de pression différentes de celles qui prévalaient lors de leur formation, et se transforment en roches métamorphiques. Enfin, les conditions de température et de pression peuvent conduire à la fusion des roches métamorphiques et la formation de magmas.

Les roches magmatiques

Les roches magmatiques résultent de la solidification (cristallisation, refroidissement) d’un magma. Le magma est un bain silicaté fondu, constitué d’une phase liquide (la plus importante), d’une phase solide (cristaux) et d’une phase gazeuse (0,1- 3%).

Selon le mode de refroidissement du magma, on distingue deux types de roches magmatiques :

• Les roches plutoniques : formées par le refroidissement lent du magma en profondeur. Le magma aura le temps de bien cristalliser, et la roche possédera de gros minéraux visibles à l’œil nu.
• Les roches volcaniques, formées par le refroidissement rapide du magma en surface. Les minéraux n’auront pas le temps de bien cristalliser. Les roches volcaniques sont donc caractérisées par la présence de minéraux invisibles à l’œil nu.

Texture des roches magmatiques :

La texture (on parle parfois de structure) d’une roche magmatique est le terme utilisé pour décrire les dimensions, la forme et l’arrangement entre minéraux dans les roches magmatiques. Les principales textures sont les suivantes :

• Texture grenue (ou phanéritique) : concerne les roches magmatiques dont les minéraux sont visibles à l’œil nu (de grandes tailles). C’est le cas des roches plutoniques.
• Texture microlithiques (ou aphanitique) : concerne les roches magmatiques qui ne montrent pas de cristaux visibles à l’œil nu. C’est le cas des roches volcaniques.
• Texture vitreuse : concerne les roches magmatiques qui sont entièrement ou en grande partie constituées de verre. C’est le cas des roches magmatiques qui ont refroidi très rapidement (en général sous l’eau).
• Texture porphyrique : concerne les roches magmatiques qui possèdent de gros minéraux (phénocristaux) au milieu d’une texture aphanitique ou vitreuse. C’est le cas des roches magmatiques ayant subi deux temps de refroidissement (lent puis rapide).

Différents types de magmas :

Les types de magmas sont déterminés par leurs compositions chimiques, températures, teneurs en gaz et viscosité (résistance à l’écoulement). Ainsi, on distingue trois grands types de magmas :

• Les magmas basiques ou basaltiques : 45-55 % SiO2, riche en Fe, Mg, Ca, pauvre en K, Na. La température de ces magmas : 1000 – 1200°C. Pauvres en gaz et peu visqueux. 2
• Les magmas intermédiaires ou andésitiques : 55-65 % SiO2, intermédiaire en Fe, Mg, Ca, K, Na. La température de ces magmas : 800 – 1000°C. Teneurs en gaz et viscosité intermédiaire. 3- Les magmas acides ou rhyolitiques : 65-75 % SiO2, pauvre en Fe, Mg, Ca, riche en K, Na. La température de ces magmas : 600 – 800°C. Riches en gaz et très visqueux.

Environ 80% des magmas émis par les volcans sont basaltiques, et les magmas andésitiques et rhyolitiques représentent ~10% chacun du total.

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Tectonique – Cours et exercices corrigés

Plan du cours Tectonique

Introduction

I. Déformation et contrainte

1. Les déformations
1.1. Les composants de la déformation
1.2. Vitesse et taux de déformation
1.3. Types de déformation : un peu de vocabulaire
1.4. L’ellipsoïde de déformation (strain ellipsoid)
1.5. Peut-on observer un ellipsoïde de déformation dans les roches ?

2. Les forces

3. Les contraintes
3.1. Décomposition d’une contrainte sur un plan
3.2. Contraintes pluri-axiales
3.3. Relation géométrique entre contrainte et déformation

4. Rhéologie

4.1. Modes de déformation des matériaux terrestre
4.2. Lois de déformation simples
4.3. Déformation des roches : une succession de modes de déformation
4.4. Paramètres contrôlant la rhéologie des roches
4.5. Stratification rhéologique de la lithosphère

II. Déformation ductile

1. Mécanismes physiques de la déformation plastique

1.1. Microfracturation et cataclase
1.2. Macles de déformation (mechanical twinning)
1.3. Pression-dissolution (dissolution creep, ou pressure-solution)
1.4. Fluage par diffusion
1.5. Fluage par dislocation (dislocation creep)
1.6. Recristallisation

2. Foliations et linéations : les fabriques tectoniques des roches

2.1. La fabrique des roches
2.2. Les éléments structuraux planaires
2.3. Types de linéations
2.4. Fabrique et orientation de l’ellipsoïde de déformation
2.5. Déformation coaxiale ou non-coaxiale

3. La déformation ductile hétérogène

3.1. Les zones de cisaillement
3.2. Les boudins
3.3. Les plis

4. Les plis

4.1. Terminologie descriptive
4.2. Plissement par flexion : les plis isopaques
4.3. Plissement par cisaillement ou aplatissement : les plis anisopaques (plis passifs)

5. Tectonique ductile à l’échelle régionale

5.1. Associations de plis et chevauchements
5.2. Domaines profonds des zones déformées

III. Déformation cassante

1. La rupture des roches

1.1. Mécanismes macro- et microscopiques
1.2. Géométrie

2. Joints, fractures et veines

2.1. Joints et diaclases
2.2. Fentes de tension, stylolithes

3. Les failles

3.1. Les principaux types de failles
3.2. Etude des failles sur le terrain
3.3. La complexité des « vraies » failles
3.4. Morphologie associée aux failles

4. Tectonique cassante à l’échelle régionale

4.1. Systèmes de failles normales
4.2. Systèmes de failles inverses
4.3. Chevauchements
4.4. Systèmes décrochants

IV. Mini-lexique

1. Mécanique et rhéologie
2. Déformation ductile
3. Déformation cassante

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Géologie générale cours et résumé

La Géologie est la science de la Terre. Elle s’intéresse particulièrement à l’écorce terrestre au travers de ses constituants, de son histoire et de son évolution. Elle comprend plusieurs domaines parmi lesquels les principaux sont la minéralogie (étude des minéraux), la paléontologie (étude des fossiles), la sédimentologie (étude des dépôts sédimentaires), la pétrologie (étude des roches), la géomorphologie (étude des formes du relief), la géochimie (étude de la chimie des roches), la tectonique (étude des déformations de l’écorce). Elle intègre aussi des domaines particuliers qui sont intimement liés aux précédents tel que la volcanologie et la séismologie, les risques environnementaux naturels et anthropiques (pollution des sols, des nappes aquifères, …), l’hydrogéologie,

La géologie s’articule autour de trois aspects :

• un aspect descriptif, qui conduit par exemple à la classification des minéraux, des roches et des fossiles, ou à l’établissement des cartes géologiques ;

• un aspect phénoménologique, qui établit les propriétés des matières minérales et les phénomènes qui interviennent dans leur élaboration, leur distribution et leur transformation, ainsi que les mécanismes des changements paléogéographiques, climatiques et biologiques ;

• un aspect historique qui retrace l’histoire de la Terre et de l’évolution de la vie.

Au cours du temps, les roches subissent une série de transformations qui leur font parcourir un cycle dont la durée est variable, mais qui peut être de l’ordre de quelques centaines de millions d’années. Ce cycle géologique, défini par Hutton et précisé par ses successeurs, constitue une façon commode et classique d’aborder la géologie. C’est celle qui sera suivie ici. Les phénomènes magmatiques peuvent se greffer sur le cycle à différents moments de son déroulement. Le métamorphisme peut intervenir dès l’enfouissement et jusqu’à la remontée des roches vers la surface.

Plan du cours de Géologie générale

I. INTRODUCTION

II. BREVE HISTOIRE DE LA GEOLOGIE

1. Les travaux de Sténon (1638-1686)

2. Le XVIIIe siècle

3. Les travaux de Lyell (1797 – 1875)

4. La chronologie des dépôts et la naissance de la biostratigraphie

5. L’âge de la Terre

6. La question de la formation des montagnes

7. La « dérive des continents » de Wegener

8. La tectonique des plaques

III. CONSTITUTION GENERALE DE LA TERRE

1. La structure interne du globe

2. Composition de la croûte et du manteau

3. Principaux minéraux constituant les roches de la croûte et du manteau

4. Classification des roches

IV. LES PROCESSUS D’EROSION, DE TRANSPORT ET DE DEPOT SUR LES CONTINENTS

A. L’altération chimique

1. Action de l’eau

2. Action des acides organiques

3. Oxydation et hydratation

4. Influence du climat sur l’altération chimique des roches

5. Phénomènes karstiques

B. L’érosion mécanique

1. Action de la température

2. Action des végétaux

3. Eboulis et éboulements

4. Glissements de terrain

5. Solifluxion

6. Creep (ou reptation)

7. Les phénomènes éoliens

8. Les phénomènes glaciaires

9. Les phénomènes périglaciaires

10. L’action de l’eau

11. Importance des phénomènes d’érosion et de transport continentaux

C. Les eaux souterraines

1. La perméabilité des roches

2. Les nappes d’eau souterraines

V. LE MILIEU MARIN

1. Topographie générale

2. Salinité de l’eau de mer

3. Mouvement des eaux marines

4. Variations du niveau marin

5. Variation des taux d’oxygène et de carbone dans les océans

VI. EROSION, TRANSPORT ET SEDIMENTATION DANS LE DOMAINE MARIN

A. L’érosion marine

B. La sédimentation marine

1. Sédimentation marine terrigène

2. Sédimentation marine « non terrigène »

3. Roches carbonées

4. Sédiments exogènes

C. Sédiments et environnements de dépôts

1. Les dépôts marins résultants de mécanismes gravitaires

2. Les dépôts marins ou océaniques profonds

VII. LES ENSEMBLES SEDIMENTAIRES ET LEUR DECRIPTAGE

1. Enregistrement sédimentaire et subsidence

2. Notion de faciès

3. Le cycle sédimentaire

VIII. LA DATATATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES

1. La lithostratigraphie

2. La biostratigraphie

3. La chronostratigraphie

4. La géochronologie

5. Autres méthodes de datation

IX. LA DIAGENESE DES ROCHES

1. La compaction

2. La lapidification

3. Les précipitations diagénétiques

4. Les transformations minéralogiques et la dolomitisation tardive

X. LE METAMORPHISME

1. Métamorphisme régional

2. Métamorphisme de contact

3. L’ultramétamorphisme

4. Nomenclature des roches métamorphiques

5. Remarques concernant le métamorphisme

XI. LA TECTONIQUE

1. Déformations élastiques

2. Déformations cassantes

3. Déformations plastiques

4. Conséquences géomorphologiques de la tectonique

XII. LE MAGMATISME

A. Les magmas

1. Composition des magmas

2. Origine des magmas

3. Processus de refroidissement et de cristallisation d’un magma

B. Les phénomènes volcaniques

1. Les manifestations volcaniques

2. Mécanisme des éruptions

3. Les roches et les structures volcaniques

C. Les phénomènes intrusifs

1. Introduction

2. Forme des intrusions et processus de mise en place

XIII. LA TECTONIQUE DES PLAQUES

A. Généralités

B. Naissance et développement des plaques lithosphériques

1. Le stade rift : les fossés d’effondrement

2. Stade de fissure crustale (ou d’océan étroit)

3. Stade d’océan large

4. La composition des croûtes océaniques

C. Les zones de convergence et de subduction des plaques

1. Convergence de deux plaques à croûte océanique

2. Convergence d’une plaque à croûte océanique et d’une plaque à croûte continentale

3. Convergence de deux plaques à croûte continentale

Quelques références

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