Atlas de géologie pétrologie

Jean-François Beaux
Bernard Platevoet
Jean-François Fogelgesang
Atlas
de
Pétrologie

© Dunod, Paris, 2012
ISBN 978-2-10-057576-3
Remerciements
Pour la réalisation de cet ouvrage, les auteurs ont bénécié
du concours d’un certain nombre de collègues. Ils sont tout
particulièrement reconnaissants à Christian ROBERT et
à Philippe AGARD pour le prêt d’un certain nombre de
lames minces et la réalisation de microphotographies. Ils
tiennent également à remercier Évelyne CRINON pour ses
recherches documentaires, Rémy PICHON pour son aide
dans l’imagerie électronique au MEB, Maurice PAGEL
pour l’iconographie d’inclusions uides, ainsi que les
lithopréparateurs, Valérie GODARD et Éric DELAIRIS,
pour la confection de lames minces.
Sauf indication contraire, toutes les photos, illustrations et
gures sont la propriété des auteurs.
Les données des tableaux de pages 64 à 83 sont des
analyses adaptées de J. Lameyre, Roches et minéraux, Doin
éditions, 1975, M. G. Best et E. H. Christiansen, Igneous
Petrology, Blackwell Science, 2001, B. Bonin, Magmatisme
et roches magmatiques 2e édition, éditions Dunod, 2004 et
V. Le Roux et al., Earth Planet. Sci Lett., 2007

Table des matières
Avant-propos 5
Méthodes d’étude des minéraux et des roches
Fiche 1 L’analyse d’une roche à l’échelle macroscopique 6
Fiche 2 La confection d’une lame mince de roche 8
Fiche 3 Observation au microscope polarisant (1) 10
Fiche 4 Observation au microscope polarisant (2) 12
Fiche 5 Forme et couleur des minéraux en LPNA 14
Fiche 6 Relief, clivages et inclusions en LPNA 16
Fiche 7 Teintes de biréfringence, extinctions et macles en LPA 18
Fiche 8 Le MEB et la microsonde électronique : principes et applications 20
Fiche 9 Analyse des minéraux à la microsonde électronique 22
Minéraux
Fiche 10 Le quartz 24
Fiche 11 Les feldspaths alcalins (ou sodipotassiques) 26
Fiche 12 Les feldspaths calcosodiques ou plagioclases 28
Fiche 13 Les feldspathoïdes 30
Fiche 14 Les micas : biotite et muscovite 32
Fiche 15 Les amphiboles (1) : caractères généraux et diversité 34
Fiche 16 Les amphiboles (2) : actinotes et amphiboles sodiques 36
Fiche 17 Les pyroxènes (1) : orthopyroxènes et clinopyroxènes 38
Fiche 18 Les pyroxènes (2) : les clinopyroxènes 40
Fiche 19 Les olivines 42
Fiche 20 Les mineraux accessoires 44
Fiche 21 Les silicates d’alumine (1) : andalousite - sillimanite - disthène 46
Fiche 22 Les silicates d’alumine (2) : andalousite - sillimanite - disthène 48
Fiche 23 La staurotide - La cordiérite 50
Fiche 24 Les grenats - La chlorite 52
Fiche 25 Des alumino-silicates calciques : les épidotes - la lawsonite 54
Fiche 26 La calcite - L’aragonite - La dolomite 56
Roches mantelliques et magmatiques
Fiche 27 Textures majeures des roches magmatiques 58
Fiche 28 Textures particulières des roches magmatiques 60
Fiche 29 Classification des roches magmatiques et mantelliques 62
Fiche 30 Les basaltes 64
Fiche 31 Les gabbros 66
Fiche 32 Les andésites 68
Fiche 33 Les granodiorites 70
Fiche 34 Les trachytes 72
Fiche 35 Les rhyolites 74
Fiche 36 Les granites 76
Fiche 37 Les syénites et les syénites néphéliniques 78
Fiche 38 Les phonolites et les téphrites 80

Fiche 39 Les péridotites 82
Fiche 40 Séquence de cristallisation d’une roche basique 84
Fiche 41 Séquence de cristallisation d’une roche plutonique acide 86
Fiche 42 Zonations et croissance des cristaux 88
Fiche 43 Symplectites et réactions 90
Fiche 44 Evolutions post-solidus : solvus et demixtion 92
Fiche 45 La différenciation magmatique (1) : les roches de la croûte océanique 94
Fiche 46 La différenciation magmatique (2) : les laves du Mont Dore 96
Roches sédimentaires
Fiche 47 Critères de classification I 98
Fiche 48 Critères de classification II 100
Fiche 49 Les grès 102
Fiche 50 Les calcaires construits : calcaires coralliens, algaires et à stromatolithes 104
Fiche 51 Les calcaires bioclastiques - Les calcaires oolithiques 106
Fiche 52 Les calcaires à Foraminifères benthiques 108
Fiche 53 Les calcaires planctoniques ou pélagiques 110
Fiche 54 Les évaporites 112
Roches métamorphiques
Fiche 55 Structures et textures des roches métamorphiques 114
Fiche 56 Réactions minéralogiques et relations avec la cinématique 116
Fiche 57 Les informations des roches métamorphiques 118
Fiche 58 Les micaschistes 120
Fiche 59 Les gneiss : orthogneiss et paragneiss 122
Fiche 60 Les migmatites ou anatexites 124
Fiche 61 Les cornéennes et le métamorphisme de contact 126
Fiche 62 Les schistes verts 128
Fiche 63 Les amphibolites 130
Fiche 64 Les schistes bleus 132
Fiche 65 Les éclogites 134
Fiche 66 Les granulites - Les marbres 136
Fiche 67 Évolutions minéralogiques en climat HP-BT ; chemins (P-T-t) 138
Fiche 68 Établissement d’un gradient métamorphique régional 140
Formules structurales des minéraux cités 142
Index 143
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Avant-propos
Cet Atlas de Pétrologie s’adresse en premier lieu à tous les étudiants engagés en cursus de Licence et de Master dans
les domaines des sciences de la vie et de la Terre. Construit sous forme de ches en double page et abondamment
illustré, cet ouvrage ore une vision synthétique sur un ensemble de minéraux et de roches magmatiques,
sédimentaires et métamorphiques, les plus fréquemment rencontrés et dont la reconnaissance fait l’objet de
séances de travaux pratiques.
La reconnaissance est abordée à la fois sous l’angle macroscopique et microscopique de façon à respecter la démarche
naturaliste essentielle qui conditionne toute étude raisonnée. Mais c’est tout particulièrement sur l’approche
microscopique que porte l’originalité de cet ouvrage.
Neuf ches exposent ainsi précisément les méthodes permettant l’analyse des minéraux et des roches. Le
principe du microscope polarisant et la plupart des critères optiques d’identication des minéraux (relief, angle
d’extinction, teintes de polarisation, etc.) sont clairement expliqués. Deux de ces ches développent par ailleurs
d’autres approches plus récentes, mais désormais classiques, d’imagerie et d’analyse des minéraux, fondées sur
l’utilisation du microscope électronique à balayage (MEB) et de la microsonde électronique.
L’objectif de l’ouvrage dépasse cependant largement la seule détermination des minéraux et des roches et vise surtout
à donner du sens aux observations réalisées: les caractères des structures, les indices minéralogiques… sont ainsi
décryptés pour comprendre l’histoire des roches et les phénomènes géologiques qui les ont aectées. Il s’agit de
montrer par exemple comment les observations permettent de reconstituer la chronologie d’une cristallisation,
d’identier les étapes d’une diérenciation magmatique ou d’une histoire métamorphique, d’établir les caractères
d’un milieu de sédimentation, en relation avec les gisements des roches envisagées.
Chaque che associe une page de photographies, éventuellement accompagnées de schémas ou de tableaux de
composition chimique, à une page de texte explicatif et comprend selon les cas:
• des photographies d’échantillons macroscopiques ; les exemples retenus, loin d’être exhaustifs, sont
volontairement classiques de manière à permettre à l’étudiant de retrouver ceux étudiés en séances de travaux
pratiques et à en garantir une révision aisée;
• de nombreuses photographies de lames minces qui complètent l’analyse macroscopique et permettent de
préciser ou de conrmer la nature de certaines phases minérales; sont fournis ici les éléments essentiels de l’analyse
au microscope polarisant de manière à guider l’étudiant dans l’examen autonome de lames minces; les légendes
des photographies soulignent en quelques mots les caractères essentiels d’identication et permettent à elles seules
la compréhension de la page de photographies, indépendamment du texte;
• un texte explicatif: celui-ci comporte deux parties en général; la première est une diagnose raisonnée montrant
comment identier la nature du minéral ou de la roche; la seconde fournit des enseignements complémentaires
pour développer la réexion pétrologique toujours fondée sur l’exploitation et l’intégration des observations
réalisées. Ces enseignements concernent selon les cas la composition chimique des roches, alors mise en relation
avec leur composition minéralogique, les modes de gisements des roches observées ou encore leur origine. Sont
aussi rappelés quelques schémas classiques, dont la connaissance apparaît indispensable (diagramme de phases de
la cristallisation de roches magmatiques, diagramme des faciès métamorphiques, localisation des environnements
sédimentaires…).
Cette approche, fruit de l’expérience des auteurs, répond donc à un triple souci, pour une meilleure acquisition
des compétences en géologie: (1) se familiariser avec l’usage du microscope polarisant, développer le sens de
l’observation et exprimer ces observations à l’aide d’un vocabulaire approprié, (2) élaborer une synthèse raisonnée
destinée à identier les minéraux ou les roches, (3) tirer parti des observations sur le plan de la genèse, de l’histoire
d’une roche, et faire le lien avec les informations relevant des cours de géologie.
C’est donc à l’acquisition de ces connaissances et de ces compétences que nous vous convions, dans le cadre
des cycles Licence et Master mais aussi au-delà, pour tous ceux qui sont tentés par les concours de recrutement
ou de promotion de professeurs (Agrégations et CAPES externes et internes), ou simplement désireux de mieux
comprendre le monde minéral.
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