Karamö, le prof virtuelLeçon 8 sur 19
Les roches magmatiques
Je sais expliquer l'origine des roches magmatiques, relier leur texture à la vitesse de refroidissement du magma et les classer selon leur teneur en silice et leurs minéraux.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir le magma et décrire son origine et sa mise en place (plutonisme, volcanisme, filons)
- Relier la texture (grenue, microgrenue, microlitique, vitreuse) aux conditions de refroidissement
- Classer les roches magmatiques selon leur teneur en silice et leur indice de coloration
- Citer des roches magmatiques de Guinée et leur intérêt
Avant de commencer : Les leçons « Éléments de pétrographie générale » (minéraux clairs et sombres) et « Les roches » (trois familles, plutonique et volcanique).
1Je découvre
Sur la route de Labé, un camion transporte des blocs de pierre noire très dure extraits d'une carrière. Le chef de chantier explique à Ibrahima : « C'est de la dolérite. On la concasse pour faire le gravier du goudron. Elle est bien plus solide que le grès. »
Le soir, Ibrahima regarde à la télévision un reportage sur un volcan en éruption dans un autre pays : une lave rouge coule, puis devient une roche noire en refroidissant. Il se souvient que sa professeure a dit que la dolérite et la lave refroidie avaient à peu près la même composition chimique. Pourtant, il n'y a pas de volcan en activité en Guinée, et la dolérite a des cristaux visibles, alors que la lave refroidie du reportage semblait lisse.
D'où viennent les roches magmatiques, pourquoi n'ont-elles pas toutes le même aspect, et comment les classer ?
2Je comprends
1. Le magma, origine des roches magmatiques
Un magma est une roche fondue, formée surtout de silicates liquides, contenant des gaz dissous (vapeur d'eau, dioxyde de carbone…) et souvent des cristaux déjà formés. Sa température est de l'ordre de 700 à 1 200 °C selon sa composition.
Les magmas naissent en profondeur, dans le manteau supérieur ou à la base de la croûte, par fusion partielle des roches : seule une partie des minéraux fond, là où la température est assez élevée, où la pression diminue, ou encore là où de l'eau abaisse la température de fusion. Plus léger que les roches solides qui l'entourent, le magma remonte.
Une roche magmatique est une roche formée par le refroidissement et la cristallisation d'un magma.
2. Où le magma se solidifie-t-il ?
- En profondeur (plutonisme) : le magma s'arrête à plusieurs kilomètres sous la surface, dans une grande poche appelée pluton (les plus vastes sont des batholites). Entouré de roches chaudes qui isolent comme une couverture, il refroidit très lentement (des milliers à des millions d'années). Il donne des roches plutoniques.
- En surface (volcanisme) : le magma sort par un volcan sous forme de lave ou de projections. Au contact de l'air ou de l'eau, il refroidit très vite (quelques heures à quelques années). Il donne des roches volcaniques.
- Dans des fissures (filons) : le magma s'injecte dans des fractures de la croûte. Il forme des dykes (filons qui recoupent les couches) ou des sills (lames parallèles aux couches). Le refroidissement est intermédiaire. Il donne des roches filoniennes comme la dolérite.
- 1Fusion partielle dans le manteau ou à la base de la croûte : naissance du magma
- 2Remontée du magma, plus léger que les roches encaissantes
- 3En profondeur : refroidissement lent, roche plutonique (granite, gabbro)
- 4Dans des fissures : refroidissement moyen, roche filonienne (dolérite)
- 5En surface : refroidissement rapide, roche volcanique (basalte, rhyolite)
3. La texture dépend de la vitesse de refroidissement
Quand un magma refroidit, les minéraux cristallisent les uns après les autres. Si le refroidissement est lent, les atomes ont le temps de se ranger : les cristaux sont grands. S'il est rapide, les cristaux n'ont pas le temps de grandir ou ne se forment pas du tout.
| Texture | Aspect | Conditions | Exemples |
|---|---|---|---|
| Grenue | cristaux tous visibles à l'œil nu, jointifs | refroidissement lent, en profondeur | granite, diorite, gabbro, péridotite |
| Microgrenue (doléritique) | cristaux petits mais tous cristallisés, visibles à la loupe | refroidissement moyen, filons | dolérite, microgranite |
| Microlitique | quelques gros cristaux (phénocristaux) dans une pâte de petits cristaux en baguettes (microlites) et de verre | refroidissement en deux temps : lent en profondeur puis rapide en surface | basalte, andésite |
| Vitreuse | pas de cristaux, aspect de verre | refroidissement très rapide | obsidienne, ponce |
On peut reproduire cela au laboratoire : du soufre ou du sel fondu refroidi lentement donne de grands cristaux ; refroidi brusquement dans l'eau froide, il donne une masse à grains très fins ou vitreuse.
La texture est donc un enregistrement des conditions de refroidissement. La dolérite d'Ibrahima, qui a refroidi dans un filon, possède de petits cristaux ; la lave du reportage, refroidie en quelques heures, est presque sans cristaux visibles, mais les deux ont la même composition chimique.
4. La composition chimique : la teneur en silice
Tous les magmas sont riches en silice (SiO2), mais en proportions différentes. On classe les roches magmatiques selon leur teneur en silice :
| Catégorie | Teneur en SiO2 | Minéraux dominants | Couleur |
|---|---|---|---|
| Acide | plus de 65 % | quartz, feldspath potassique (orthose), micas | claire |
| Intermédiaire | 52 à 65 % | plagioclases, amphiboles, peu ou pas de quartz | grise |
| Basique | 45 à 52 % | plagioclases calciques, pyroxènes, parfois olivine | sombre |
| Ultrabasique | moins de 45 % | olivine, pyroxènes, pas de feldspath | très sombre, verdâtre |
Plus la roche est pauvre en silice, plus elle est riche en fer et en magnésium, donc en minéraux sombres, et plus elle est dense. Un magma acide est aussi plus visqueux (pâteux) qu'un magma basique, qui est plus fluide.
L'indice de coloration est le pourcentage en volume de minéraux sombres dans la roche : moins de 35 % : roche leucocrate (claire) ; de 35 à 65 % : mésocrate ; plus de 65 % : mélanocrate (sombre).
5. Tableau de classification
En croisant la texture (plutonique ou volcanique) et la composition, on obtient la classification simplifiée :
| Composition | Roche plutonique (grenue) | Roche filonienne (microgrenue) | Roche volcanique (microlitique) |
|---|---|---|---|
| Acide | granite | microgranite | rhyolite |
| Intermédiaire | diorite | microdiorite | andésite |
| Basique | gabbro | dolérite | basalte |
| Ultrabasique | péridotite (dunite si presque que de l'olivine) | rare | rare |
- Granite (clair, grenu)
- Diorite (grise, grenue)
- Gabbro (sombre, grenu)
- Rhyolite (claire, pâte fine)
- Andésite (grise, microlitique)
- Basalte (sombre, microlitique)
Méthode
Pour nommer une roche magmatique :
- J'observe la texture : cristaux tous visibles (plutonique), petits cristaux visibles à la loupe (filonienne), pâte fine avec quelques cristaux (volcanique), verre (vitreuse).
- J'estime la couleur et l'indice de coloration (part de minéraux sombres).
- Je cherche le quartz : présent, la roche est acide ; absent, elle est intermédiaire, basique ou ultrabasique.
- Si on me donne une analyse chimique, je place la teneur en silice dans le bon intervalle.
- Je croise texture et composition dans le tableau de classification.
Exemple
Une analyse donne : SiO2 = 49 %. La roche est sombre, à pâte fine avec des baguettes microscopiques de plagioclase et quelques cristaux de pyroxène et d'olivine. Nomme-la.
Teneur en silice : 49 % est compris entre 45 et 52 % : roche basique.
Texture : pâte fine à microlites et quelques phénocristaux : texture microlitique, roche volcanique.
Tableau : basique + volcanique = basalte.
Exemple
Sur une lame mince de roche grenue, on compte 500 points : 150 tombent sur du quartz, 200 sur de l'orthose, 100 sur du plagioclase et 50 sur de la biotite. Calcule l'indice de coloration et nomme la roche.
Minéraux sombres : seule la biotite, soit 50 points.
Indice de coloration = 50 ÷ 500 × 100 = 10 % : roche leucocrate (moins de 35 %).
Quartz : 150 ÷ 500 × 100 = 30 %, roche riche en quartz, donc acide.
Texture grenue + roche acide et claire = granite.
6. Les roches magmatiques en Guinée
La Guinée n'a pas de volcan actif aujourd'hui, mais elle possède de nombreuses roches magmatiques anciennes :
- des granites en Guinée forestière et en Haute-Guinée, exploités en carrière pour la construction ;
- des dolérites qui forment des sills et des dykes dans les grès du Fouta-Djallon et de Guinée maritime ; très dures, elles arment de nombreux reliefs et fournissent d'excellents granulats ;
- des roches ultrabasiques (dunites, péridotites) dans la presqu'île du Kaloum, à Conakry ; leur altération a produit une cuirasse riche en fer ;
- des syénites (roches grenues sans quartz, riches en feldspaths) aux îles de Loos ; leur altération a donné de la bauxite.
Les roches magmatiques sont aussi à l'origine de nombreux gisements : les fluides chauds qui accompagnent le magma déposent de l'or ou d'autres métaux dans des filons de quartz.
3Je retiens
Je retiens
Magma : roche fondue (700 à 1 200 °C environ) née par fusion partielle du manteau ou de la croûte ; roche magmatique = magma refroidi et cristallisé.
Refroidissement lent en profondeur : texture grenue (roche plutonique) ; moyen dans des filons : texture microgrenue (dolérite) ; rapide en surface : texture microlitique ou vitreuse (roche volcanique).
Classement chimique : acide (plus de 65 % de SiO2), intermédiaire (52 à 65 %), basique (45 à 52 %), ultrabasique (moins de 45 %).
Moins de silice = plus de fer et de magnésium = roche plus sombre et plus dense.
Couples plutonique / volcanique : granite / rhyolite ; diorite / andésite ; gabbro / basalte ; la dolérite est l'équivalent filonien du gabbro.
En Guinée : granites, dolérites du Fouta-Djallon, roches ultrabasiques du Kaloum, syénites des îles de Loos.
4Erreurs fréquentes
- Croire que « acide » veut dire que la roche réagit avec l'acide : le mot désigne seulement une forte teneur en silice.
- Penser que granite et basalte diffèrent seulement par la texture : ils diffèrent aussi par la composition (acide contre basique) ; l'équivalent volcanique du granite est la rhyolite.
- Dire qu'une roche microlitique a refroidi lentement : la pâte fine montre au contraire un refroidissement rapide en surface.
- Compter les minéraux clairs pour calculer l'indice de coloration : on compte les minéraux sombres.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis magma et roche magmatique.
b) Explique pourquoi un refroidissement lent donne de grands cristaux.
c) Qu'est-ce qu'un dyke ? un sill ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Un magma est une roche fondue, formée surtout de silicates liquides avec des gaz dissous et parfois des cristaux, à une température de l'ordre de 700 à 1 200 °C. Une roche magmatique est une roche formée par le refroidissement et la cristallisation d'un magma.
b) Quand le refroidissement est lent, les atomes ont le temps de migrer et de se ranger sur les cristaux déjà formés : peu de cristaux naissent, mais ils grandissent beaucoup.
c) Un dyke est un filon de roche magmatique qui recoupe les couches encaissantes ; un sill est une lame de roche magmatique injectée parallèlement aux couches.
2Exercice 2
Classe les roches d'après leur teneur en silice : A (72 % de SiO2), B (40 %), C (58 %), D (47 %). Donne pour chacune la catégorie et un exemple de roche plutonique correspondante.
Voir le corrigéCacher le corrigé
- A (72 %) : plus de 65 %, acide ; exemple : granite.
- B (40 %) : moins de 45 %, ultrabasique ; exemple : péridotite.
- C (58 %) : entre 52 et 65 %, intermédiaire ; exemple : diorite.
- D (47 %) : entre 45 et 52 %, basique ; exemple : gabbro.
3Exercice 3
Recopie et complète le tableau.
| Roche | Texture | Lieu de refroidissement | Composition |
|---|---|---|---|
| Granite | … | … | acide |
| … | microlitique | surface | basique |
| Dolérite | … | … | … |
| Andésite | … | … | … |
Voir le corrigéCacher le corrigé
| Roche | Texture | Lieu de refroidissement | Composition |
|---|---|---|---|
| Granite | grenue | profondeur | acide |
| Basalte | microlitique | surface | basique |
| Dolérite | microgrenue (doléritique) | filon (dyke ou sill) | basique |
| Andésite | microlitique | surface | intermédiaire |
4Exercice 4
Sur une lame mince d'une roche grenue sombre, on compte 400 points : 180 sur des pyroxènes, 40 sur de l'olivine, 180 sur des plagioclases. Aucun quartz.
a) Calcule l'indice de coloration et qualifie la roche.
b) Nomme cette roche. Justifie.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Minéraux sombres : pyroxènes + olivine = 180 + 40 = 220 points. Indice de coloration = 220 ÷ 400 × 100 = 55 % : roche mésocrate (entre 35 et 65 %).
b) Texture grenue (plutonique), pas de quartz, plagioclases avec pyroxènes et olivine : composition basique. C'est un gabbro.
5Exercice 5
(Type composition) Ibrahima veut comprendre pourquoi la dolérite de la carrière de Labé et la lave refroidie du reportage ont la même composition chimique mais un aspect différent.
a) Décris la texture de chacune.
b) Explique cette différence par les conditions de mise en place et de refroidissement.
c) Pourquoi la dolérite est-elle plus dense et plus sombre qu'un granite ?
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a) La dolérite a une texture microgrenue : elle est entièrement cristallisée, en petits cristaux visibles à la loupe. La lave refroidie a une texture microlitique ou vitreuse : une pâte très fine, avec au plus quelques cristaux visibles.
b) Les deux proviennent d'un magma basique de même composition. La dolérite s'est mise en place dans un filon, sous la surface, entourée de roches qui ont ralenti son refroidissement : les cristaux ont eu le temps de se former. La lave s'est épanchée en surface, au contact de l'air : elle a refroidi en quelques heures, trop vite pour que des cristaux grandissent.
c) La dolérite est une roche basique, pauvre en silice et riche en fer et en magnésium ; elle contient beaucoup de minéraux sombres (pyroxènes), plus lourds que les minéraux clairs (quartz, feldspath) qui dominent dans le granite, roche acide.
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6Je vérifie
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