3. Les roches
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Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant 3. Les roches À l'exception de quelques récifs coralliens actuels (Saint-Gilles, Saint-Leu et SaintPierre) ou fossiles, La Réunion est une île entièrement formée de roches volcaniques ou apparentées et des produits qui en dérivent. C'est ainsi que la partie aérienne de l'île de La Réunion est pour l'essentiel formée par un empilement de coulées de laves, de projections volcaniques et de brèches* de démantèlement. 3.1. LA CLASSIFICATION DES ROCHES VOLCANIQUES Les produits volcaniques de La Réunion recouvrent une assez grande diversité pétrologique allant des basaltes* à des comendites* en passant par des hawaiites*, des mugéarites*, des benmoréites* et des trachytes*. Les classifications des roches volcaniques reposent sur plusieurs critères. Ainsi, les classifications peuvent être minéralogiques (d'après les minéraux contenus dans les produits volcaniques), chimiques (d'après le chimisme des roches) ou encore génétiques (d'après le mode de mise en place). 3.2. UNE GRANDE DIVERSITÉ DE COMPOSITIONS MINÉRALOGIQUES La classification minéralogique des laves repose sur la nature et la quantité de minéraux présents dans les produits volcaniques (figure 6). À La Réunion, les produits volcaniques sont des basaltes, des hawaiites, des mugéarites, des benmoréites des trachytes, des comendites. Roches Phénocristaux possibles Mésostase Basalte Hawaiite Mugéarite Benmoréite Trachyte Comendite ol cpx plag mt plag cpx mt ol plag cpx plag fsp cpx fsp bio cpx fsp (bio) ol cpx mt ilm plag ap cpx plag mt il mol ap fsp amph cpx plag mt ilm ap fsp amph cpx plag mt ilm ap fsp (qtz) fsp bio cpx plag mt ilm ap (qtz) fsp plag cpx ap amph qtz zircon © BRGM - 2005 (fsp = feldspaths* alcalins ; amph = amphibole* ; ap = apatite* ; bio = biotite* ; cpx = clinopyroxène* ilm = ilménite ; mt = magnétite* ; ol = olivine* ; opx= orthopyroxène* ;plag = plagioclase* ; qtz = quartz*) Figure 6 - Assemblages minéralogiques observés dans les différentes roches volcaniques de La Réunion. Kit Pédagogique Sciences de la Terre 19 Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant 3.3. LES BASALTES L'essentiel de l'édifice volcanique de La Réunion est constitué de basaltes à olivine* (figure 7), d'océanites (figure 8) et de basaltes aphyriques*. Les océanites sont une variété de basalte qui contient beaucoup de mégacristaux d'olivine (basalte à olivine contenant plus de 20%), visibles à l'œil nu, englobés dans une pâte finement cristallisée contenant des microlites* de plagioclase*, du clinopyroxène*, de l'olivine et des minéraux opaques*. © BRGM - 2005 © BRGM - 2005 Figure 7 - Échantillon de basalte à olivine prélevé sur la coulée 2002 dans le Grand Brûlé. Figure 8 - Échantillon d’océanite prélevé sur la coulée 1977 à Piton Sainte-Rose. Les basaltes à olivine contiennent surtout des phénocristaux d'olivine auxquels s'ajoutent du clinopyroxène et du plagioclase. Les basaltes de La Réunion se situent à tous les niveaux stratigraphiques, en dykes*, en sills*, en coulées et sous forme de projections, de la base de l’édifice à son sommet (figure 9). © BRGM- 2005 Figure 9 – Schéma d’un dyke et d’un sill 20 Kit Pédagogique Sciences de la Terre Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant La matrice, finement cristallisée, renferme des microlites de clinopyroxène, de plagioclase calcique, d’oxydes et d’olivine (figure 10). Les vésicules* peuvent être nombreuses. La présence de mégacristaux d’olivine confère à la roche une structure microlitique porphyrique*. Ces cristaux sont parfois automorphes*, mais plus souvent xénomorphes* et corrodés. Dans ce cas, ils renferment souvent des inclusions de spinelle chromifère. Le clinopyroxène est parfois présent, ainsi que des oxydes, toujours en quantité moindre que l’olivine. © LSTUR - 2005 Figure 10 - Photographie au microscope en lumière polarisée d’une lame mince de basalte à olivine. 3.4. LES LAVES DIFFÉRENCIÉES : DES HAWAIITES AUX TRACHYTES Leur volume par rapport aux basaltes est faible (inférieur à 10 %) mais comme il s'agit des derniers produits émis par le Piton des Neiges, ils tendent à recouvrir les basaltes antérieurs et donc à être surreprésentés en surface. Les hawaiites (figure 11) sont abondantes sur les pentes externes du Piton des Neiges. Elles se rencontrent sous deux faciès : - un faciès porphyrique* à très grands cristaux automorphes de plagioclases représentant jusqu'à 50 % du volume de la lave. Elles ont été appelées « Roches Pintades » et utilisées anciennement comme repère stratigraphique ; - un faciès aphyrique compact avec une texture* fluidale soulignée par des baguettes de plagioclase. Cette lave possède une structure microlitique porphyrique avec des mégacristaux de plagioclase calcique (labrador), de clinopyroxène, d’oxydes et d’olivine. Ils sont le plus souvent sub-automorphes ou xénomorphes ; les olivines sont ici assez largement altérées, envahies d’oxydes sur leur pourtour ou le long des craquelures. Ces cristaux sont inclus dans une matrice riche en oxydes, où ont également cristallisé des plagioclases calciques, des pyroxènes, de l’olivine et des oxydes. © LSTUR - 2005 Figure 11 - Photographie au microscope en lumière polarisée d’une lame mince d’hawaiïte. Kit Pédagogique Sciences de la Terre 21 Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant Les mugéarites sont abondantes sur les parois hautes des cirques et sur les pentes externes du Piton des Neiges (figure 12). Le magma* juvénile présent dans les ignimbrites du cirque de Salazie a lui aussi une composition de mugéarite. © BRGM- 2005 Figure 12 - Affleurement de mugéarite au lieu-dit Pente Carozin dans le cirque de Salazie. Cette roche possède une structure microlitique avec une matrice assez largement cristallisée, envahie par les microlites de plagioclase (andésine*, labrador), de clinopyroxène, d’olivine et d’oxydes (figure 13). Le plus souvent, ces laves sont aphyriques. Toutefois, de rares mégacristaux de plagioclase (andésine, labrador) peuvent être présents. Ils sont le plus souvent subautomorphes ou xénomorphes. © LSTUR - 2005 Figure 13 - Lame mince de mugéarite photographiée au microscope en lumière polarisée. Les benmoréites sont peu abondantes. Elles apparaissent en coulées au sommet des remparts et sur les planèzes* du Piton des Neiges. Les trachytes sont plus riches en silice que les précédentes, plus visqueux et se rencontrent donc plutôt sous la forme de dômes-coulées (plateau de Bélouve) (figure 14). Ils se trouvent aussi sous forme de dykes et de sills dans le cœur des 22 Kit Pédagogique Sciences de la Terre Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant trois cirques du Piton des Neiges. Des pyroclastites trachytiques peuvent être observées à l'exutoire des cirques : nuées de ponces* et de blocs* de Saint-Pierre et Saint-Louis. Les trachytes prennent souvent une couleur rosée en s’altérant. © LSTUR - 2005 © BRGM - 2005 Figure 14 - Échantillon de trachyte prélevé dans le lit de la rivière des Fleurs Jaunes, cirque de Salazie. Figure 15 - Photographie au microscope en lumière polarisée d’une lame mince de trachyte. Cette roche peut présenter une matrice assez largement cristallisée, envahie de microlites de feldspath alcalins et de plagioclases montrant une orientation marquée (figure 15). Ils sont accompagnés de clinopyroxènes, d’oxydes, d’amphiboles, d’olivine, d’apatite* et de quartz*. Les mégacristaux sont constitués de feldspaths alcalins (anorthose* principalement) et de feldspath plagioclase (andésine et oligoclase), parfois accompagnés de pyroxènes et d’amphibole. 3.5. UN GRAND ÉVENTAIL DE COMPOSITIONS CHIMIQUES La petite taille des minéraux des laves et l'abondance de verre* font qu'il est souvent plus facile mais pas forcément plus rigoureux (car il faut alors faire abstraction de l'altération des roches) de nommer les roches volcaniques en fonction de leurs compositions chimiques. Ce mode de classification repose principalement sur les teneurs en silice et en éléments alcalins, principalement le sodium et le potassium. Reportées dans un diagramme SiO2 (Na2O + K2O) (figure16), les laves de La Réunion montrent une localisation préférentielle dans le domaine des séries faiblement alcalines. Kit Pédagogique Sciences de la Terre 23 Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant 16 Piton des Neiges 14 12 Na2O+K2O (%) Piton de la Fournaise Phonolite Foidite 10 Tephritic phonolite Trachyte Phonolitic tephrite 8 Benmoreite Basanite - Tephrite Rhyolite Mugearite 6 Alkaline basalt Hawaiite 4 Dacite Andesite Basaltic andesite Picrobasalt 2 Sub-alkaline Basalt 0 40 © BRGM - 2005 45 50 55 60 65 70 75 SiO2 (%) Figure 16 – Diagramme SiO2 (Na2O + K2O) 3.6. LE RÉCIF L'île est bordée sur sa côte occidentale et sud par un modeste récif frangeant (figure 17). Il est plat ; sa largeur n'excède jamais 200 mètres et la profondeur du lagon ne dépasse pas deux mètres. De la haute mer vers la côte, on relève tout d'abord un front récifal qui résulte de l'écroulement du platier* vivant battu par les vagues. Lui succède un platier compact. Celui-ci est colonisé par des mélobésiées* concrétionnaires, des hydrocoralliaires* et des madréporaires* (figure 18). La partie arrière du récif comprend des platiers nécrosés. Les datations du récif montrent qu’il s'est édifié au cours du Pléistocène et plus précisément depuis 8 500 ans, à une vitesse moyenne de croissance verticale de 0,4 cm/an. 24 Kit Pédagogique Sciences de la Terre 80 Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant © IGN - 1997, modifié par le BRGM - 2005 Figure 17 - Répartition des récifs coralliens sur la côte ouest de La Réunion. Le corail : une pierre vivante © BRGM - 2005 Figure 18 - Schémas des étapes de la construction du récif corallien. Sur 16 kilomètres, entre la Pointe de Trois-Bassins à la Pointe Barre à Mine (SaintPaul) s’étend la zone principale des plages coralliennes de La Réunion avec un continuum sableux partant de Trois-Bassins jusqu’à Boucan Canot. Le massif du Cap Kit Pédagogique Sciences de la Terre 25 Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant La Houssaye fixe la limite Nord de ces plages. Deux types principaux de plages coralliennes se rencontrent dans cette zone : il s’agit des plages relativement évoluées de La Saline / l’Hermitage (figures 19 et 20) et présentant une extension sous-marine appelée à tort « lagon» localement (un lagon est l’espace marin situé entre la terre et un récif barrière, or le récif de La Saline / l’Hermitage est un récif frangeant). De part et d’autre les plages de Trois-Bassins et de Saint-Gilles (figure 21) (de Roches Noires à Boucan Canot) sont moins évoluées et ne possèdent qu’une extension sous-marine limitée aux passes dans le récif au débouché des ravines (figure 22). © BRGM - 2005 © BRGM - 2005 Figure 19 - La barrière de corail, plage de La Saline. Figure 20 - Le débouché d’une rivière dans le lagon et la rencontre de l’eau douce et de l’eau salée créent une interruption dans la barrière de corail : la passe de l’Hermitage. © BRGM - 2005 Figure 21 - La plage de Boucan Canot © BRGM - 2005 Figure 22 - La passe de Saint-Gilles 26 Kit Pédagogique Sciences de la Terre Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant 3.7. PLAGES DE SABLES Les plages de sable noir Du point de vue minéralogique, il n'existe pas de sable purement siliceux à La Réunion. Tous les sables existants sont d'origine basaltique et sont constitués par des débris de basalte, des cristaux d'olivine, d'augite* et des oxydes métalliques, d’où leur couleur noire (figure 23) ou verte (figures 24 et 25) quand les olivines sont abondantes. De tels sables marins sont situés sur la côte ouest de l'île où ils forment quelques plages et une bande de dunes côtières dans la région de l'Etang-Salé (cf. p 28). © BRGM - 2005 Figure 23 - Plage de sable noir volcanique à la Ravine des Sables. © BRGM - 2004 Figure 24 - Dunes de sable vert riche en olivines à la Ravine des Sables. Kit Pédagogique Sciences de la Terre 27 Connaissance géologique de La Réunion - Livret de l'enseignant © BRGM - 2004 Figure 25 - Sable vert vu à la loupe binoculaire contenant une forte proportion de minéraux d’olivine roulés, émoussés par la houle et le vent. Les plages de sable blanc Certains de ces sables sont mélangés à des débris coralliens ou coquilliers. Dans la région de Saint-Gilles et de Saint-Leu, ces débris calcaires sont nettement prépondérants et le sable présente alors une couleur blanche (figure 26). © BRGM – 2004 Figure 26 - Sable blanc corallien vu à la loupe binoculaire. 28 Kit Pédagogique Sciences de la Terre
