PETROGRAPHIE des ROCHES MAGMATIQUES

Les roches magmatiques se forment, comme leur nom l'indique plutôt pas mal, à partir d'un magma liquide, qui remonte dans la croûte terrestre. Il est issu le plus souvent de la fusion partielle de roches du manteau supérieur, voire de roches crustales elles-mêmes, mais peuvent avoir une origine plus profonde (panaches des points chauds, par exemple). La pétrographie se base essentiellement sur la cristallographie et la minéralogie, d'où l'intérêt d'aller faire un tour dans ces cours-là avant d'aborder celui-ci...

Aller à : Reconnaissance des roches à l'affleurement - Microstructure des roches magmatiques - Couleur de la roche - Classification des roches magmatiques - Quelques roches plutoniques - Quelques roches volcaniques

On distingue deux grands types de roches :

      - Les roches plutoniques sont issues du refroidissement du magma en profondeur, formant un pluton. Ce refroidissement est lent, permettant la formation progressive de cristaux, jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de liquide ; la roche, qui arrivera à la surface à la faveur des diverses orogenèses, surrections, érosions, sera entièrement cristallisée.

       - Les roches volcaniques sont issues du refroidissement du magma en surface, lié à leur épanchement. Contrairement aux précédentes qui restes bloquées en profondeur, ces roches parviennent à la surface de la Terre, d'où un refroidissement rapide (en réalité, la vitesse de celui-ci dépend de nombreux facteurs, notamment la présence d'eau ou la viscosité du magma). Elles contiendront des cristaux généralement de petite taille (appelés phénocristaux), voire de très petite taille (non visibles à l'oeil nu, les microlithes) contenues dans une pâte d'apparence amorphe, la mésostase (ou verre).

Entre ces deux catégories, existe un type de roches dites hypovolcaniques, qui sont, comme leurs homologues plutoniques, entièrement cristallisées, mais les cristaux y sont de très petite taille. Elles se forment lorsque le magma s'approche très près de la surface (quelques centaines, voire quelques dizaines de mètres) sans toutefois l'atteindre.


 Reconnaissance des roches à l'affleurement

Il est possible de distinguer presque 'au premier coup d'oeil' si on a affaire à une roche plutonique ou volcanique, rien qu'en observant un affleurement. En effet, les roches volcaniques présentent le plus souvent des structures particulières, formant des coulées, des coussins (pillow-lavas, voir aux ophiolites...), voire une stratification. Le plus souvent, les coulées sont prismées - en raison du refroidissement de la lave - ou a structure bulleuse, et si on s'approche un peu, on peu voir qu'il y a une mésostase et de rares phénocristaux.
A l'inverse, les roches plutoniques sont très massives à l'affleurement, sans straitification. Elles peuvent être fortement fracturées par des diaclases - fissures par où s'infiltre l'eau, voire présenter des blocs parfois de grande taille dans les chaos granitiques par exemple. Souvent, les massifs sont recoupés par des filons. Ils peuvent être de nature différente : roche hypovolcanique, quartz pur, pegmatite (derniers liquides cristallisant dans un magma, donnant une accélération de la croissance des cristaux, qui y sont parfois énormes, et concentrant des minéraux rares), bordure figée (refroidissement plus rapide en bordure du pluton)... etc.

Quelques éléments structuraux des roches volcaniques
- Cônes de scories, liés directement aux projections volcaniques
- Coulées de lave
- Neck : colline cylindrique ou conique constituant le contenu supérieur d'une cheminée volcanique, mis à nu par l'érosion du cône qui l'entourait.
- Dyke : arête de roche qui a été formée par le refroidissement d'une lave ayant rempli une fissure. Il peut courir sur plusieurs centaines de mètres, voire plusieurs kilomètres
- Inversion de relief : elle apparaît lorsque les versants d'une vallée ayant autrefois drainé une coulée de lave ont été érodés plus vite que cette dernière de par leur nature moins cohérente (sédiments alluviaux, argiles, grès). La coulée constitue alors un plateau surélevé par rapport au substratum.
- Caldeira : très vaste cratère (de quelques km à quelques dizaines de km), apparu à la suite de l'effondrement de la partie centrale d'un volcan.


 Microstructure des roches magmatiques

On parle aussi de texture. Elle définit la forme, la dimension, l'orientation et l'agencement des cristaux dans une roche. Elle est la première chose à déterminer quand on observe une roche au microscope polarisant. Là encore, on scinde les différentes structures en deux, certaines étant réservées aux roches volcaniques, d'autres aux roches plutoniques.

Microstructure des roches plutoniques
La roche est entièrement cristallisée. De ce fait on parle de structure grenue ou holocristalline, c'est-à-dire constituée de cristaux visibles à l'oeil nu.
Lorsque ces cristaux ont une taille homogène et que viennent s'y intercaler d'autres cristaux de taille beaucoup plus importante, on parle de structure porphyroïde - qui correspond à deux temps distincts de cristallisation.
Lorsque ces cristaux sont très petits, on parle de structure microgrenue - c'est le cas des roches hypovolcaniques ou filoniennes.
Lorsque coexistent de très petits cristaux et d'autres très gros, on parle de structure microgrenue porphyroïde.

Microstructure des roches volcaniques
Tout dépend de la constitution de la roche :
Verre uniquement = structure hyaline
Verre + phénocristaux isolés ou non visibles à l'oeil nu = structure aphyrique ou aphanitique
Verre + microlithes = structure microlithique
Verre + phénocristaux = structure porphyrique
Verre + phénocristaux + microlithes = structure microlithique porphyrique
Si tous les microlithes sont orientés dans la même direction, on parle de structure trachytique (ce qui n'a rien à voir avec le trachyte, roche qui n'acquiert jamais ce type de structure !).


 Couleur de la roche

C'est un critère important de reconaissance, bien qu'il soit loin d'être déterminant. La couleur dépend essentiellement de la teneur en silice de la roche. Si la roche contient moins de 45 % de silice, la roche est sombre (ou mélanocrate) et est dite basique. Si elle contient plus de 60 à 75 % de silice, la roche est claire (ou leucocrate) et est dite acide.
Plus précisément, on définit, selon le taux de silice :
- Moins de 45 % = Roches ultrabasiques
- Entre 45 et 52 % = Roches basiques
- Entre 52 et 64 % = Roches intermédiaires
- Entre 64 et 76 % = Roches acides

Exemple de classification rapide :

Type de roche	Ultrabasique	Basique	Intermédiaire		Acide
Roche volcanique	Picrite	Basalte	Andésite	Dacite	Rhyolite
Roche hypovolcanique	-	Dolérite	Microdiorite	-	Microgranite
Roche plutonique	Péridotite	Gabbro	Diorite	Granodiorite	Granite

On remarquera dans ce tableau, que chaque roche plutonique possède son équivalent volcanique et hypovolcanique. Pour ces groupes de roches, la composition du magma initial qui a conduit à leur cristallisation est la même, seul le mode de refroidissement à changé.
On peut aller plus loin en définissant l'indice de coloration. Il est évalué en pourcentage de minéraux sombres (ferromagnésiens : amphiboles, pyroxènes...) et se calcule comme suit :
IC = 100 - %(mb)
%(mb) est le pourcentage de minéraux blancs présents dans la roche : quartz et feldspaths, ou feldspaths et feldspathoïdes. On établit ainsi le classement suivant :

IC (%)	0 à 10	10 à 40	40 à 60	60 à 90	90 à 100
Type de roche	Hololeucocrate	Leucocrate	Mésocrate	Mélanocrate	Holomélanocrate

 Classifications des roches magmatiques

Cette classification s'établit principalement sur la minéralogie. Les minéraux blancs dont nous avons parlé ci-avant - quartz, feldspaths potassiques et plagioclases, feldspathoïdes - constituant les minéraux cardinaux. L'établissement de tableaux incluant les minéraux cardinaux comme termes de classifications principaux simplifie grandement la tâche :

						40 % > Quartz > 10 %	Quartz < 10 %	Foïdes < 10 %	10 % < Foïdes < 40 %	40 % < Foïdes < 60 %
	Px (Na)	Amb (Na)	+ Bio -		F (Na,K) seuls	Granite alcalin Rhyolite alcaline	Syénite alcaline Trachyte alcalin	Syénite néphélinique Phonolite	Feldspathoïdite foyaïtique Feldspathoïdite phonolitique	Ijolite, Missourite Néphélinite, Leucitite
				Pl An<50	F (Na,K) >> Pl	Granite Rhyolite	Syénite Trachyte
	-	- + Amb + -			F (Na,K) = Pl	Monzogranite Rhyodacite	Monzonite Trachyandésite	Essexite Téphrite	Feldpsathoïdite théralitique Feldspathoïdite téphritique
	- + Px +				F (Na,K) << Pl	Granodiorite Dacite	Monzodiorite Trachyandésite
					Pl seuls	Diortie quartzique Andésite quartzique	Diorite Andésite	Théralite Basanite
- Ol +				Pl  An>50		Gabbro quartzique Basalte tholéiitique	Gabbro Basalte
							Péridotite, Pyroxénolite Picrite

En bleu : roches plutoniques ; en rouge : roches volcaniques
F (Na, K) = feldspaths alcalins (orthose, microcline ,sanidine, anorthose)
Pl = plagioclases ; Pl à An < 50 = plagioclases sodiques acides (albite, orthoclase, andésine). Pl à An > 50 = plagioclases calciques basiques (labrador, bytownite, anorthite)
Foïdes = feldspathoïdes
En violet : minéraux ferro-magnésiens. Les signes représentent leur abondance relative :
Amb = amphiboles ; Amb (Na) = amphiboles alcalines
Bio = biotite
Ol = olivine
Px = pyroxènes : Px (Na) = pyroxènes alcalins


Cette classification doit néanmoins être prise avec des pincettes, en effet les limites entre deux roches ne sont pas arbitraires. Il existe tous les intermédiaires entre deux roches (par exemple, monzosyénite, gabbrodiorite, téphrite phonolitique...). Cependant, elle permet tout de même de situer assez facilement une roche dans la classification, et ce avec une approximation acceptable.

Pour faire plus simple, on peut utiliser la classification de Streckeisen (1974) qui a été recommandée par l'UISG (Union Internationale des Sciences Géologiques, oui, rien que ça). Elle ne tient pas compte des minéraux ferro-magnésiens mais est également pratique à utiliser. Faites votre choix entre celle-ci et le tableau ci-dessus.


En bas à droite, la classification triangulaire des roches mafiques - c'est à dire formées essentiellement de ferromagnésiens, avec Ol = olivine, OPx = orthopyroxène, CPx = clinopyroxène.
Dans la classification ci-dessus, les roches sur fond jaune sont les plus courantes.

Le travail des pétrographes est donc de déterminer les différents minéraux que contient l'échantillon à étudier, puis, en fonction des différentes proportions obtenues, replacer la roche dans la classification pour la nommer. Mais cela ne se fait pas au premier coup d'oeil ; pour déterminer quels minéraux contient une roche, outre l'étude macroscopique, il faut les analyser en lame mince au microscope polarisant, au microscope à réflexion, voire à la microsonde qui permet une évaluation de la composition chimique de la roche très précise grâce à des méthodes complexes de diffraction des rayons X. La partie optique des minéraux sera traitée par Luculuc d'ici quelques temps ; hé, ça prend du temps tout ça, faut pas le speeder, déjà qu'il est à deux de tension !!

Pour les amateurs, voilà quelques photos de roches magmatiques. Vous pouvez cliquer sur une image pour l'agrandir. Désolés, certaines photos sont pas terribles, mais on a pas mieux !
Si nous violons un copyright, s'il vous plait, ne nous attaquez pas tout de suite en justice, dites-le nous simplement et on enlèvera la photo ! Promis !

 Roches plutoniques

 -  Diorite. Contient des plagioclases (cristaux blancs), des hornblendes (amphiboles, noir brillantes), de la biotite et un peu de pyroxène.

 -  Gabbro. Contient des plagioclases (cristaux blancs), des pyroxènes (cristaux noirs) et de l'olivine (taches verdâtres, pas facile à voir).

 -  Granite. Contient du quartz (amas grisâtres), du feldspath alcalin (cristaux blancs) et de la biotite (cristaux noirs).

 -  Monzonite. Contient du feldspath alcalin (cristaux orange foncé), des plagioclases (blancs et roses), plus biotite et amphibole (noirs).

 -  Péridotite. Contient de l'olivine (cristaux vert clair) et des pyroxènes (vert sombre et noir).

 -  Syénite. Contient des feldspaths alcalins (cristaux blancs), de la biotite (petites paillettes noires) et du pyroxène alcalin (prismes noirs).

 -  Syénite néphélinique. Contient des feldspaths alcalins et de la néphéline (cristaux rosés) et de l'amphibole alcaline (baguettes noires).


 Roches volcaniques

 -  Andésite. Contient de beaux plagioclases (cristaux blancs) dans une mésostase noire. On voit quelques hornblendes (noires).

 - Basalte. Contient de petits plagioclases (blanchâtres), des pyroxènes (non visibles) et des olivines (vertes) dans une mésostase sombre.

 -  Dacite. Contient du quartz microlytique (non visible), des feldspaths alcalins et plagioclases (blancs), amphibole et biotite (noirs).

 -  Phonolite. Contient de la sanidine (feldspath alcalin, cristaux blancs allongés) et des feldspathoïdes (cristaux globulaires gris).

 -  Rhyolite. Contient du quartz (grisâtre), du feldspath alcalin (cristaux blancs) et de la biotite (noire) dans une mésostase rougeâtre.

 -  Trachyte. Contient essentiellement des feldspaths alcalins (cristaux blancs) dans une mésostase gris foncé.