CLASSIFICATION DES ROCHES MAGMATIQUES

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LES DIFFERENTS MODES DE CLASSIFICATION
En fonction de l'acidité de la roche.
En fait, on a tendance à confondre richesse en silice et saturation de la roche en SiO2. En principe, la richesse en silice exprime l'acidité d'une roche, c'est-à-dire le rapport de la quantité d'oxygène fixée par Si à la quantité d'oxygène fixée par tous les autres cations ; on peut ainsi distinguer
- les roches acides SiO2 > 65 % cas des granites.
- les roches intermédiaires 52 % <SiO2 <65 % cas des andésites.
- les roches basiques 45 % <SiO2 < 52 % cas des basaltes.
- les roches ultrabasiques SiO2 <45 % cas des péridotites.





En fonction du degré de saturation en silice


La silice est présente dans tous les silicates, mais lorsqu'elle est très abondante dans le magma (> 65 %), elle peut s'individualiser et former du quartz. On dit que la roche est sursaturée. Si la quantité est moindre (45 % <SiO2 < 65 %), le quartz ne cristallise plus et seuls apparaissent les feldspaths. On dit que la roche est saturée. Si la quantité de silice est inférieure à 45 %, des feldspathoïdes apparaissent car ce sont des minéraux qui requièrent peu de silice pour se former ; donc quartz et feldspathoïdes s'excluent mutuellement, un magma ne pouvant être à la fois riche et pauvre en silice. Dans ce cas on dit que la roche est sous-saturée ou extrêmement sous-saturée selon que l'on observe ou non des feldspaths.

Classification des Roches en fonction de
la saturation en SiO2 des minéraux noirs et des feldspaths

Classification des roches en fonction de la saturation en silice



En fonction de l'alcalinité de la roche


On peut ainsi distinguer les roches hyperalcalines (Na + K» Ca), les roches alcalines (Na + K > Ca), les roches calcoalcalines (Na + K # Ca), les roches sub-calciques et calciques ou roches calcosodiques (Na + K <Ca).


En fonction de la quantité de minéraux colorés

Il s'agit en fait des minéraux ferro-magnésiens : olivine, pyroxènes, amphiboles, biotite ... On peut ainsi distinguer : les roches hololeucocrates (minéraux colorés ± absents, <10 % ; cas des anorthosites), les roches leucocrates (roches pauvres en minéraux colorés, < 35 %), les roches mésocrates (richesse moyenne, < 65 %), les roches mélanocrates (plus forte richesse, < 90 %) et les roches holomélanocrates (roches quasi exclusivement constituées de minéraux colorés, > 90 %).
Lorsque la roche est plus ou moins pauvre en minéraux colorés, on parle de roche felsique (roches à quartz et feldspaths) ; lorsque la teneur est ± élevée, on parle de roche mafique (magnésium et fer) ; lorsque la teneur est très élevée, on parle de roches ultramafiques ou mieux d'ultramafites. On substitue souvent ces mots à « acide » et « basique », car les magmas n'ont pas un pH acide ou un pH basique.
 

LES GRANDS TYPES DE CLASSIFICATION


On a l'habitude d'effectuer les classifications avec un tableau à double entrée. C'est ce qu'avait fait Lacroix dans les années 30. Il utilisait pour sa classification des critères granulométriques, minéralogiques et chimiques. Puis Streckeisen a proposé, en 1966, une nouvelle classification, basée sur le mode de la roche, et qui était moins rigide que celle de Lacroix. On peut en effet mettre en évidence de nombreux intermédiaires qui n'apparaissent pas dans la classification de Lacroix, et qui sont parfois plus fréquents (par exemple les trachy- andésites sont plus fréquents que les trachytes). Pour classer les roches on utilise des critères minéralogiques et des critères granulométriques.


Les critères minéralogiques


On distingue parmi les minéraux « cardinaux » (= principaux) : le quartz, les feldspaths alcalins (orthose, sanidine, albite), les feldspaths calco-sodiques ou plagioclases, les feldspathoïdes (leucite, néphéline, mélilite) et les minéraux colorés (micas, amphiboles, pyroxènes, olivine).

Les critères granulométriques


Selon la grandeur (et la forme) des minéraux constitutifs, donc finalement selon le mode de refroidissement plus ou moins rapide du bain silicaté, on distingue :

Les roches grenues

Elles sont constituées de grains dont la taille moyenne est de 3 à 5 mm, les variations s étendant de 0,5 mm à 1 m. La roche est donc constituée de grains visibles à l oeil nu (ou à la loupe). Le refroidissement est donc lent : le rythme de nucléation et la vitesse de croissance sont à l origine d un petit nombre de « germes » cristallins à développement plus facile ; la roche est dite macrocristalline. Pour distinguer les différents types de grains, on peut tenir compte de leurs dimensions, ce qui permet de distinguer :
 
- Les roches à très gros grains Ø > 3 cm pegmatites.
- Les roches à gros grains 1 cm < Ø  < 3 cm.
- Les roches à grains moyens 1 mm <Ø < 1 cm.
- Les roches à grains fins Ø <1 mm aplites.

On peut également distinguer des roches porphyroïdes : roches contenant des mégacristaux dispersés au sein de cristaux plus petits (mais visibles à l'oeil nu) et des roches porphyriques : roches dont les phénocristaux sont dispersés au sein d'une pâte aphanitique, c'est-à-dire une pâte constituée de microcristaux ; ce terme s'oppose à aphyrique.
Les roches microgrenues

Elles sont le plus souvent constituées de 2 types de grains : d'une part des grains petits et nombreux qui manifestent le refroidissement plus rapide du magma, d'où l'apparition d'un plus grand nombre de grains qui se développent mal ; ces grains sont uniquement visibles au microscope ; la roche est dite micro-cristalline
. D'autre part on trouve des grains beaucoup plus gros ou phénocristaux dont l'origine est à rechercher dans un refroidissement lent en profondeur. On dit que la roche est microporphyrique. Ce sont des roches qui commencent à refroidir en profondeur, puis qui s'approchent de la surface et refroidissent plus rapidement. Cela peut également être le cas de magmas importants dont la surface supérieure, en contact avec un environnement froid, cristallise plus vite sur ses bords (faciès de bordure ou bordure figée).

Les roches microlithiques et vitreuses

Elles sont constituées de petits cristaux en forme de baguettes : les microlithes (du grec micro = petit et lithos = pierre). Ces baguettes forment l'essentiel des roches volcaniques ; elles témoignent d'un refroidissement rapide (une coulée refroidit en quelques années). Un cas particulier est celui des dolérites dont les « microlithes » sont visibles à l'oeil nu ; il faudrait inventer un nouveau mot, par exemple celui de « macrolithes » pour tenir compte de cette observation, le refroidissement n'étant ni très lent, ni très rapide. C'est le cas des dolérites de la croûte océanique et des basaltes demi-deuil.
Parfois il n'y a aucun cristal visible; aucun germe n'a pu apparaître car la grande viscosité du magma bloque la nucléation ; il se forme alors un verre ; celui-ci peut parfois également coexister avec les microlithes. Il est intéressant de souligner que le verre est toujours instable et qu'il a tendance à cristalliser ; cette dévitrification est très lente et donne naissance à des cristallites disposées de façon fibroradiée. Ces petites sphères millimétriques portent le nom de sphérolites.

Ces variations de dimensions sont donc dans la majorité des cas le reflet d'une plus ou moins grande vitesse de refroidissement ; mais elles peuvent avoir d'autres origines : une augmentation de la pression peut élever le liquidus du système, d'où cristallisation à une température plus élevée ; une perte d'eau peut avoir les mêmes effets.
Classification qualitative et quantitative

Pour le pétrographe la simple reconnaissance des minéraux n'est souvent pas suffisante. Il faut connaître aussi la proportion de chacun d'eux. D'autre part, lorsque l'on a affaire à une roche volcanique contenant du verre, il faut en tenir compte car il s'agit d'une partie du magma qui n'est pas à l'origine de cristaux ; donc on a de la difficulté à la classer.
On peut alors utiliser l'analyse chimique et, connaissant la composition théorique des minéraux cardinaux, on peut calculer à partir de cette analyse les minéraux qui auraient dû apparaître si tout le liquide avait cristallisé. Ceci nous permet de distinguer 2 types de classification de ce point de vue :
- On peut effectuer une classification simplement qualitative = observée : c'est le mode de la roche et on parlera de classification modale. C'est le cas de la classification de Streckeisen.
- On peut également partir de la composition chimique exacte de la roche, et effectuer une classification quantitative = calculée ; c'est la norme de la roche et on parle de classification normative (Norme CIPW : acronymes des noms de 4 américains qui ont nos au point cette norme).
LA CLASSIFICATION DE STREICKENSEN

Les classifications antérieures étant trop rigides, il est préférable d'employer la classification internationale : celle de Streckeisen. Il utilise un losange dont les 4 sommets correspondent : au quartz, aux feldspaths alcalins, aux plagioclases et aux feldspathoïdes. Il faut compléter cette classification basée exclusivement sur des minéraux clairs par un triangle dont les sommets sont l'olivine, les clinopyroxènes et les orthopyroxènes, ceci pour les roches ne contenant pas de minéraux clairs (roches ultramafiques).
Cette classification, utilisée à l'heure actuelle, est donc basée sur les proportions des minéraux présents, mesurées grâce au compteur de points (le mouvement micrométrique d'un chariot fixé sur la platine d'un microscope permet le comptage des principaux minéraux de la roche). Dans le cas des roches volcaniques, on est obligé de faire entrer une part de calcul pour tenir compte du verre.





Roches Ultrabasiques



LE DIAGRAMME DE COX et al.

Nous avons vu en géochimie que le diagramme de Harker pouvait être intéressant à plus d'un titre. Non seulement il permettait de comprendre les évolutions minéralogiques, mais il permet également de mettre en évidence les filiations des roches entre elles. En effet, à partir d'un magma basaltique peut naître un groupe de roches, une série magmatique, qu'il est intéressant de mettre en évidence. On porte en abscisse le pourcentage en SiO2, et en ordonnée la somme des pourcentages en K20 + Na2O. On peut alors sur ce diagramme visualiser l'ensemble des roches magmatiques. C'est ce qu'ont fait Cox et al. en 1979. Ce diagramme est préférable à une classification car il permet de mettre immédiatement en évidence les évolutions magmatiques, que les roches soient cristallisées ou vitreuses. On a également porté sur ce diagramme les équivalents plutoniques des roches volcaniques.




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