TP 3- Composition pétrographique et chimique de la croûte et du

TP 3- Composition pétrographique et chimique de la croûte et du manteau supérieur
Données initiales : Parmi les enveloppes du globe terrestre, seuls les matériaux de la lithosphère sont accessibles
à l’observation directe. Les géologues distinguent deux types de lithosphère : lithosphère continentale et
océanique
Problème : Quelle est la nature des roches représentatives de la lithosphère continentale et océanique (croûte +
manteau supérieur) de la Terre ?
Que nous apprennent ces roches sur la composition chimique globale de ces deux couches du globe ?
Matériel : Echantillons macroscopiques
Lames minces
Microscopes polarisant.
Fiches :
Doc 1 : Identifier une roche (livre p 366)
Doc 2 : Les quatre grandes catégories de roches
Doc 3 : Texture des roches
Doc 4 : Fiche méthode du microscope + critères d’évaluation
Doc 5 : Fiche d’aide pour la reconnaissance des minéraux
Doc 6 : Photos des lames minces
Doc 7 : Composition chimique des roches
Capacités
Activités
Réaliser
techniquement
employer des
techniques
d’observation
Utiliser un
microscope
Activité 1 : Observer à l’œil nu des roches et les identifier en justifiant
leur structure et leurs minéraux
A l’aide des documents (1, 2, 3 et de votre livre p 254, 255, 286) et outils
d’observation faire une étude macroscopique de chaque roche dont vous
disposez un échantillon:
- couleur, aspect
- réaction à l’acide chlorhydrique ? Présences de fossiles ?
- identifier la famille de la roche (doc 1 ou livre p 366 + doc 2)
- texture de la roche (doc 3)
Consigner les informations recueillies dans le tableau
Activité 2 : Observer au microscope les lames minces correspondant à
chacune des roches
Utiliser des
modes de
représentation
en sciences
expérimentales
Saisir les
données d’un
tableau et
raisonner
Réaliser une
synthèse
Exigences
évaluées
Les minéraux sont
reconnus, ainsi
que leur structure
Après avoir rappelé ce qu’est une lame mince, identifiez les minéraux
présents dans chaque roche à l’aide des documents 4 et 5
A chaque minéral identifiez appelé le professeur pour vérification
Compléter le tableau en y indiquant la texture de la roche et les minéraux
observés dans chacune
Activité 3 : Légender des photographies
Légender les photographies de lames (document 6), et noter de quelle roche
il s’agit
Activité 4 : Comparer la composition chimique des roches constitutives
de la lithosphère
D’après le document 7, comparer les éléments chimiques entrant dans la
composition des différentes roches et noter les éléments chimiques
majoritaires de chaque roche en précisant l’origine de l’échantillon. (2
dernières colonnes du tableau)
BILAN :
Qu’est ce qu’une roche ? Ont-elles toutes la même composition ?
Répondre au problème posé
Microscope bien
réglé, choix
judicieux de la
partie observée
(voir fiche)
Lames reconnues
Légendes
correctes
DOCUMENT 7 : Photographies de lames microscopiques
Hatier 2001
Lame mince n°1 : ………………………………………………
Lame mince n°3 : ………………………………………
Lame mince n°2 : ……………………….
…………………………………………..
DOCUMENT 2
DOCUMENT 3
DOCUMENT 7
Composition
chimique
O
Si
Al
Fe
Mg
Ca
Na
K
Pourcentage massique d’éléments chimiques
Granite
Basalte
Péridotite
49.4
44.5
43.5
32.4
23.6
21.1
7.4
7.9
1.9
2
9.6
6.5
0.6
2.5
22.5
1
7.2
2.2
2.6
1.9
0.5
4.6
0.1
0.02
DOCUMENT 4 : LE MICROSCOPE POLARISANT
Critères d’évaluation d’utilisation du microscope polarisant
- réalisation des réglages et utilisation des objectifs
- utilisation du dispositif de polarisation
- centrage des minéraux à observer
- remise du microscope dans l’état « prêt à l’emploi »
- identification des différents minéraux
DOC 5 : Fiche d’aide pour déterminer les minéraux observés en lame mince
1er niveau de
détermination : sans
l’analyseur : LPNA
Minéral incolore ou très
faiblement coloré
Minéral brun clair à brun
foncé (teinte changeante
quand on fait tourner la
platine : pléochroïsme)
2eme niveau de détermination : avec l’analyseur :
LPA
3eme niveau de détermination sans l’analyseur
(vérification en LPNA)
Famille du minéral et formule
chimique
Teinte qui passe du blanc au gris clair puis gris
foncé puis noir quand on tourne la platine
(extinction roulante). Très limpide.
Minéral sans forme particulière mais très limpide,
sans altération (très rares craquelures)
QUARTZ ( SiO2)
Teinte qui passe du gris clair au gris foncé puis
au noir quand on tourne la platine.
Parfois une bande noire et une bande blanche :
mâcle simple
Minéral souvent en forme de baguette allongée
rectangulaire.
Moins limpide que le QUARTZ
Souvent des craquelures.
ORTHOSE (=FELDSPATHS
ALCALINS)
(K,Na), AlSi3O8
Teinte qui passe du gris clair au gris foncé puis
au noir quand on tourne la platine.
Nombreuses bandes parallèles noires et grises
dans le sens de la longueur : mâcles multiples
(polysynthétiques)
FELDSPATHS PLAGIOCLASE
(Ca,Na) Al2 Si2 O8
Teintes colorées : jaunes, orangé, rouge.
Extinction oblique ou droite
Teinte légèrement beige
De nombreuses fissures parallèles dans des
sections rectangulaires plus ou moins nettes.
Présence de clivage à 90°
PYROXENE (Ca, Mg, Fe) Si2 O3
Teintes vives et colorées : bleu, jaune, violet ou
rouge
Présence de nombreuses craquelures
Fort relief
Forme globulaire
OLIVINE (Fe, Mg)2 Si04
Teintes vives, magenta, bleues ou vertes, jaunes
Sections rectangulaires allongées avec de
nombreuses fissures fines et parallèles dans le
sens de la longueur.
Sections rectangulaires allongées avec de
nombreuses fissures fines et parallèles dans le
sens de la longueur.
MICA BLANC (=MUSCOVITE)
NaAl3Si3O10(OH)2
Teintes vives, magenta, bleues ou vertes, jaunes
MICA NOIR (=BIOTITE)
K(Fe,Mg)3AlSi3O10(OH)2
La couleur d’un minéral s’observe en lumière polarisée
Les clivages sont des lignes qui sont toutes dans la même direction que l’on voit par exemple sur le pyroxène et qui sont des plans de cassures préférentiel : c’est à dire plan
selon lequel se débite les roches
Les fractures sont des lignes qui vont dans plusieurs directions
Les mâcles sont liées à la croissance de minéraux dans plusieurs directions
Une roche est un assemblage de minéraux. Ces derniers résultent de l’association d’atomes ou d’ions agencés en édifices géométriques ordonnés, les cristaux, qui
peuvent être ou non visibles à l’œil nu.
Un minéral est un composé chimique naturel, non organique, qui a une formule chimique bien définie. Dans un minéral, les atomes des différents éléments chimiques
sont disposés de manière régulière dans l’espace (ils forment des cristaux). Une roche est en général constituée de plusieurs espèces minérales
Un microlithe est un cristal de très petite taille, souvent en forme d’aiguille allongée, visible uniquement au microscope. Ces minéraux sont petits car ils n’ont pas eu
le temps de grandir.
Un phénocristal est un cristal de grande taille (qui a eu le temps de grandir) et de forme géométrique reconnaissable. Parfois visible à l’œil nu, sinon au microscope
polarisant.
Le verre est la matière minérale naturelle non cristallisée, résultant d’un refroidissement rapide du magma. Ce dernier se fige, ce qui ne permet pas la formation de
cristaux ni leur croissance.
Il existe 118 éléments chimiques dans le tableau de Mendeleiev
Nom de la
roche
Aspect
macroscopique
CLASSE TEXTURE
Réaction à Présence de
(voir docs 1 (voir doc
l’acide
fossiles
et 2)
3)
Association
minéralogique
Eléments
chimiques
majoritaires
Origine de
l’échantillon