Pétrographie des roches métamorphiques

Pétrographie des roches métamorphiques
Ens : Rabah BOUTRIKA Page 1
UNIVERSITE KASDI MERBEH OUERGLA - ALGERIE
FACULTE DES HYDROCARBURES ET DES ENERGIERS
RENOUVLABLES ET DES SCIENCES DE LA TERRE ET DE L’UNIVERS
DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE ET DE L’UNIVERS
Enseignant BOUTRIKA Rabah
COURS PETROGRAPHIR DES
ROCHES METAMORPHIQUES
Pour les 2èmES années LMD

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SOMMAIRE 1
1 NOTIONS DE PÉTROGRAPHIE 3
1.1 INTRODUCTION ET DÉFINITIONS 3
1.2 LES TROIS GRANDS GROUPES DE ROCHES ET LEUR CYCLE
ÉVOLUTIF 4
1.3 NOTIONS DE CRISTALLISATION ET DE MAGMA 5
1.3.1 Règles de substitution d’ions 6
1.3.2 Diagrammes de cristallisation 8
1.3.2.1 Diagramme de deux minéraux formant une série isomorphe 9
1.3.2.2 Diagramme de deux minéraux quelconques non isomorphes 12
1.3.2.3 Influence des conditions de cristallisation - Cristallisation fractionnée 14
1.3.3 Notions de magma 15
1.3.3.1 La viscosité des magmas 15
1.3.3.2 Les différents types de magmas 16
1.3.3.3 Suites réactionnelles de Bowen - Cristallisation d’un magma 17
1.3.3.4 L’évolution des magmas – Différenciation magmatique 19
1.4 PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DES ROCHES 19
1.4.1 Les propriétés descriptives des roches 20
a) La composition minéralogique 20
b) La grosseur du grain 20
c) La couleur 20
d) l’indice de coloration 20
e) La texture 20
f) La structure 21
g) Le gisement 21
1.4.2 Classement des roches en fonction de leur structure (au sens large) 21

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2. ROCHES MÉTAMORPHIQUES 23
2.1 Genèse des roches métamorphiques 23
2.1.1 Les facteurs du métamorphisme 24
a) Le facteur temps 24
b) La température 25
c) La pression et les contraintes 25
2.1.2 Métamorphisme régional et métamorphisme de contact 26
a) Métamorphisme régional 26
b) Métamorphisme de contact 27
2.1.3 Intensité du métamorphisme – Anatexie 27
2.2 Classification des roches métamorphiques 30
2.2.1 Principaux minéraux des roches métamorphiques 30
2.2.2 Structure des roches métamorphiques 30
2.2.3 Classification des roches métamorphiques 31
a) Classification simplifiée de Schumann 32
b) Classification suivant les différents faciès et climats métamorphiques 32
2.3 Description des principales roches métamorphiques 34
2.3.1 Famille du gneiss 34
2.3.2 Famille des schistes 35
a) Schiste ardoisiers 35
b) Schistes phylliteux ou « phyllades » 35
c) Micaschistes 36
d) Schistes tachetés 36
2.3.3 Famille des roches massives non schisteuses 36
a) Quartzites 36
b) Marbres 36
c) Cornéennes 37
Bibliographie 38

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1 Notions de pétrographie
1.1 Introduction et définitions
La pétrographie, au sens large, est la science des roches, comprenant leur description
(pétrographie au sens strict), leur classification et l’interprétation de leur genèse (Foucault &
Raoult, 1995).
La pétrographie, au sens large, est la science des roches, comprenant leur description
(pétrographie au sens strict), leur classification et l’interprétation de leur genèse (Foucault &
Raoult, 1995).
La roche est un matériau constitutif de l’écorce terrestre, formé en général d’un assemblage
de minéraux et présentant une certaine homogénéité statistique ; le plus souvent dur et
cohérent (pierre, caillou), parfois plastique (argiles), ou meuble (sable), à la limite liquide
(pétrole) ou gazeux (Foucault & Raoult, 1995).
En géologie, la notion de roche comprend donc tous les types de matériaux constituant
l’écorce terrestre, y compris les sols meubles. Au vu de cette définition, on comprend alors
que la nomenclature des roches est encore plus complexe que celle des minéraux, aucun
système de classification ne fait l’unanimité chez les Géologues. Les noms donnés aux roches,
au cours des développements de la pétrographie, sont relatifs (entre autres) : soit à leur
composition minéralogique, soit à leur morphologie extérieure, soit à la région ou à la localité
où elles ont été découvertes, soit encore à leur évolution.
D’autre part, à la différence des minéraux, les roches ne se développent pas les unes à côté des
autres indépendamment, toutes les transitions peuvent exister entre les roches génétiquement
voisines. Leur classification et subdivision sont donc des démarches intellectuelles.
Le pétrographe, outre l’étude de la composition minéralogique des roches, essaie donc
également de démêler l’histoire de la Terre dont les roches sont les témoins. L’étude des
roches a permis d’apprendre et de comprendre beaucoup d’aspects : de géographie et des
climats du passé, de composition interne de notre planète et des conditions qui y règnent, des
formations des continents et leur mouvement, de l’évolution des espèces végétales et
animales, en particulier celle de l’homme.
Au cours de son évolution, l’homme s’est ainsi adapté à son environnement géologique, au
même titre qu’aux différents climats. Le développement d’une culture n’est pas le même dans
les plaines alluviales, dominées par des roches meubles sédimentaires, que dans des zones
montagneuses, caractérisées par les formations rocheuses dures. D’autre part, l’homme a

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appris très tôt (âge de la pierre) à se servir des roches, soit comme outil au même titre que l’os
ou le bois, soit pour la construction ou pour l’ornementation.
1.2 Les trois grands groupes de roches et leur cycle évolutif
On a vu plus haut qu’il existe une notion évolutive dans l’étude des roches et dans leur
classification. En pétrographie, la classification fondamentale se base sur l’origine des roches
et leur processus de formation (appelé genèse). On peut ainsi classer les roches en trois grands
groupes :
• les roches magmatiques (encore appelées roches ignées) : qui sont le produit du
refroidissement et de la consolidation de bains silicatés en fusion, appelés magmas. Ce
refroidissement pouvant se faire soit à la surface de la terre (donnant les roches
volcaniques), soit au sein de l’écorce terrestre (donnant les roches plutoniques),
• les roches métamorphiques : qui sont formées à partir de roches préexistantes
essentiellement par des recristallisations dues à des élévations de température et de
pression,
• les roches sédimentaires : qui se forment à partir de la désintégration d’autres roches à la
surface de la terre, ou à partir de la précipitation chimique ou biochimique de solutions.
Les roches proviennent donc toutes à l’origine du magma en fusion et subissent une évolution
dans le temps. Ainsi, par exemple, une roche sédimentaire peut être le produit de l’altération
de roches métamorphiques, elles-mêmes étant le produit du métamorphisme de roches, soit
magmatiques, soit sédimentaires, soit métamorphiques. Les relations et le cycle d’évolution
des trois grands groupes de roches sont représentés sur le schéma qui suit (figure 1).