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Nées du feu
Nées d’un magma,
une masse de roche
fondue.
Volcans
L’origine des magmas
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•
•
De l’eau à 90 °C ne bout pas au
niveau du sol parce que le
poids de l’air qui se trouve audessus, la pression, garde les
molécules collées les unes sur
les autres. Plus haut dans
l’atmosphère cette eau bout.
De même, la roche solide de
l’asthénosphère fond
partiellement (10 %) si elle est
entraînée vers la surface et que
le poids de la roche qui se
trouve au-dessus diminue. La
roche se refroidit très peu dans
un tel courant ascendant.
La roche de l’asthénosphère
fond aussi partiellement quand
une plaque en subduction lui
amène de l’eau, ce qui abaisse
sa température de fusion.
atmosphère
87°
4 000 m
87°
asthénosphère
990°
courant
1000°
La mise en place des magmas
•
Comme l’huile dans l’eau, le magma a
une masse volumique (nombre de g
dans 1 cm3) plus petite que le
manteau qui l’entoure et il cherche à
monter.
•
Il se force un chemin (= faire
intrusion) en déformant et en
fracturant la roche solide.
•
Dans la croûte la différence de masse
volumique disparaît, le magma cesse
de monter et il forme un réservoir où il
se solidifie généralement en donnant
des roches ignées intrusives.
•
Plus rarement, divers mécanismes
mettent le réservoir sous pression et
provoquent l’éruption du magma hors
du réservoir et son effusion en
surface donnant des roches ignées
effusives.
effusive
intrusive
réservoir
croûte
manteau
Fusion
partielle
La viscosité des magmas
•
On décrit l’abondance du silicium Si, de
l’aluminium Al, du fer Fe… dans un
magma en imaginant ces éléments
combinés à l’élément le plus abondant,
l’oxygène O. On parle donc de
concentration en silice SiO2, en oxyde de
magnésium MgO, en oxyde de fer Fe2O3,
etc.
•
Dans la chimie des minéraux, SiO2 et
Al2O3 servent de «granulats» et K, Ca, Na,
Fe et Mg servent de «ciment». Un magma
très riche en silice est toujours très
pauvre en Fe et Mg.
•
On qualifie un magma riche en silice de
felsique (feldspath K – silice - ique). C’est
un magma visqueux qui sort des volcans
comme de la pâte à dents et qui donne
des roches pâles. On appelle lave un
magma qui s’écoule du sol.
Dôme de lave
visqueuse
Photo de S.R. Brantley, USGS
Rhyolite solidifiée, lave felsique pâle
rivière de lave fluide
•
Un magma pauvre en silice, donc
riche en fer et magnésium, est
qualifié de mafique (magnésium –
fer - ique). C’est un magma qui
coule comme de l’eau et qui donne
des roches foncées.
Photo de J.D. Griggs, USGS
Les photos du USGS :
http://volcanoes.usgs.gov/Product
s/Pglossary/pglossary.html
Les deux photos montrent une coulée de
basalte, une lave mafique foncée. Photo USGS
Question
Ces scories (= lambeaux de lave boursouflés projetés par un volcan) sontelles riches ou pauvres en silice ?
Réponse : Comme elles sont très foncées, elles sont pauvres en silice et
riches en fer et magnésium.
Texture des roches ignées
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La taille et l’arrangement des minéraux d’une roche ignée, sa texture,
nous dit comment le magma a refroidi.
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Le refroidissement brutal d’un magma, comme on le pratique dans la
fabrication des vitres, donne des roches vitreuses. Les atomes n’ont pas
le temps de se mettre en ordre et il n’y a pas de cristaux (et donc de
minéraux) dans la roche.
Le refroidissement rapide
d’une lave felsique a donné
un verre de type obsidienne.
Si le magma avait eu le temps
de cristalliser, il aurait donné
un granite pâle. Le verre, lui,
est noir à cause d’impuretés
de magnétite ou d’oxydes de
fer. C’est une exception à la
règle felsique = pâle.
Verre de type pierre ponce. Verre de
même composition que le granite, de
couleur claire, ayant l’aspect de
l’écume, très léger. Ce verre se forme
à partir d’une lave felsique visqueuse
riche en gaz : en s’échappant, le gaz
laisse des vacuoles.
Photo Mineral Information Institute
http://www.mii.org/Minerals/photopumice.html
Verre de type scorie. Si ce verre avait
complètement cristallisé, il aurait donné
un gabbro. Verre rougeâtre, boursouflé,
plein de trous de dégazage, qu’on utilise
pour l’empierrement des routes parce
qu’il résiste bien aux intempéries. C’est
l’équivalent mafique de la pierre ponce.
Texture (suite)
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Le refroidissement très lent d’un magma, dans son réservoir, donne des
roches phanéritiques, c’est-à-dire totalement formées de cristaux visibles
à l’œil nu (phaneros = visible, comme dans phénomène).
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Une roche phanéritique a un grain moyen ou grossier. Le grain désigne
l’ensemble des parties qui forment une roche, telle qu’on la voit à l’œil.
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Un réservoir de la taille du mont Royal prend environ 100 000 ans à se
solidifier complètement.
Pyroxène
Feldspath
Gabbro semblable à celui du mont
Royal. Une roche phanéritique ayant le
même composition que les scories
vitreuses et que la basalte à grain fin.
Photo de C.E. Jones :
http://www.pitt.edu/~cejones/GeoImage
s/2IgneousRocks.html
Texture (suite)
•
Le refroidissement rapide d’une coulée de lave,
qui prend quelques mois, donne une texture
aphanitique (a- = non, non visible), à mi-chemin
entre les texture vitreuse et phanéritique. Les
cristaux sont invisibles ou à peine visibles à
l’œil nu et on découvre au microscope un
mélange de verre et de cristaux fins. Une roche
aphanitique a un grain très fin.
Photo de C.E. Jones
Comparaison au microscope polarisant d’un
gabbro phanéritique et d’un basalte aphanitique.
Un basalte aphanitique
Photos de K. Ratajeski :
http://www.geolab.unc.ed
u/Petunia/IgMetAtlas/mai
nmenu.html
Question
Roche ignée
Ancien sol organique
Coulée de lave basaltique
La photographie montre un ancien sol rouge qui a été recouvert par une
couche de roche ignée. Quelle est l’origine de cette roche ? Quelle est la
texture probable au centre de la couche ?
Réponse : Comme la roche a recouvert le sol, il s’agit d’une nouvelle coulée
de lave solidifiée. La texture est donc probablement aphanitique parce que le
refroidissement a été rapide, mais pas brutal.
Texture (suite)
•
Quand les conditions de refroidissement du magma changent, on peut
obtenir une roche dont certains des cristaux sont nettement plus gros
que les autres. On parle alors de phénocristaux (pensez encore à
phénomène) qui donnent à la roche une texture porphyrique.
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La photo montre un magma qui a d’abord refroidi lentement dans son
réservoir, ce qui a donné les phénocristaux. Puis il a fait éruption et a fini
son refroidissement rapidement, ce qui a donné la matrice aphanitique
qui entoure les phénocristaux.
Lave solidifiée de
texture porphyrique.
Matrice
aphanitique
Phénocristaux
Texture (fin)
•
Mentionnons en terminant la texture vacuolaire, c’est-àdire la présence de vacuoles, de trous laissés par un
gaz qui s’est échappé du magma. La pierre ponce a une
texture vitreuse et vacuolaire. La texture vacuolaire est
courante à la surface des coulées de lave.
Lave solidifiée de type basalte,
aphanitique et vacuolaire, avec des
phénocristaux d’olivine.
Texture et mise en place
•
Le même magma peut refroidir au centre d’un réservoir ou près de la
paroi, dans une fissure de la croûte, au cœur d’une coulée de lave ou à
sa surface, au contact de l’eau de mer, dans une goutte projetée par un
volcan, etc. Cela peut donner une roche compacte ou pleine de vacuoles,
un verre ou un amas de cristaux, une roche faite d’éclats soudés, etc.
•
En simplifiant, les roches intrusives ont des textures phanéritiques et
parfois porphyriques, les roches effusives ont des textures aphanitiques,
vitreuses, souvent vacuolaires et porphyriques.
Roches effusives ou volcaniques
(De Vulcain, le dieu du feu et des forges)
Roches intrusives ou plutoniques
(De Pluton, le dieu des enfers)
Classification des roches ignées
•
Parmi toutes les roches ignées, nous en retiendrons trois avec leurs
diverses textures : le granite, le basalte et la péridotite.
•
Le granite est un composant important de la croûte continentale et il
correspond à la composition chimique moyenne de cette croûte.
•
Les diverses textures du basalte constituent la croûte océanique et la
péridotite est la roche du manteau terrestre.
•
Voir la prochaine diapositive.
Question
Les roches des monts Rougemont et Saint-Bruno sont principalement des
gabbros et des péridotites, des roches ignées phanéritiques. Qu’est-ce
que cette texture nous dit sur l’origine de ces montagnes ?
Réponse : La texture du gabbro et de la péridotite nous indique qu’il s’agit
de roches intrusives (plutoniques) qui se sont solidifiées lentement dans la
croûte. Leur présence en surface est le résultat de l’érosion. Il y a une
montagne parce que ces roches ont mieux résisté à l’érosion que la roche
encaissante.
Péridotite
Gabbro
Le dégagement des massifs intrusifs
•
En cassant et en déformant la croûte, les mouvements des plaques de
lithosphère (géodynamique interne) peuvent entraîner vers la surface des
roches qui ont refroidi en profondeur et/ou l’érosion (géodynamique
externe) peut enlever les terrains qui les recouvrent.
•
Le terme «pluton» désigne tous les types de massifs rocheux intrusifs. Les
plutons sont abondants au Québec. Certains types communs sont le sill, le
dyke et le batholite.
Dyke = lame de roche
verticale ou oblique
Sill = lame de roche
horizontale
Batholithe = pluton de dimension régionale
Dyke
Sill
La vallée de Yosemite
dans le batholithe de la
Sierra Nevada (100 %
granite) en Californie.
Ce muret (dans la neige) est un
dyke lié à l’intrusion du mont
Royal. Comme la montagne ellemême, il dépasse du calcaire
qu’il a infiltré parce qu’il résiste
mieux que lui à l’érosion.
Les laves
•
Le liquide d’une bouteille peut s’écouler hors de la bouteille ou, s’il est
très riche en gaz, mousser et se fragmenter. Le magma fait de même. La
lave est un écoulement cohérent de magma sous forme d’un liquide.
•
Selon sa viscosité, la forme du terrain et l’environnement, une coulée de
lave prend diverses formes. Voyons l’exemple du basalte. On ne sait pas
pourquoi, mais le basalte s’écoule de deux façons. Dans la première, dite
pahoehoe, la coulée est mince (1 à 2 m) et elle a une surface lisse en forme
de bulbes, de viscères ou de cordages.
•
Dans la seconde, dite aa, la coulée est
épaisse (2 à 30 m) et sa surface est
formée de scories de toutes tailles
rugueuses et épineuses.
•
Quand la lave basaltique s’épanche au
fond de l’eau, comme cela arrive aux
dorsales notamment, elle se couvre
rapidement d’une couche de verre. Des
bulles de lave successives vont percer
cette couche et donner des
accumulations de coussins de lave. Le
parc d’Aiguebelle en Abitibi est fait de
telles laves (qui ont été incorporées à la
croûte continentale après leur
formation).
Lave
Peau de verre
Question
La photographie montre deux coulées de lave basaltique voisines. De quel
type est chaque coulée ?
Réponse : On voit que la surface de la coulée de gauche est couverte de
scories de diverses tailles. C’est une coulée de type aa. La surface de la
coulée de droite est lisse avec quelques cordages. C’est une coulée de type
pahoehoe.
•
Dans l’eau, les coussins ou la peau de verre peuvent se fragmenter. Les
éclats donnent des roches qui appartiennent à la grande famille des
brèches, les roches formées d’éléments anguleux cimentés les uns aux
autres.
Exemple de brèche de coussins.
www.csun.edu/~hcgeo007/ s3conejopillows.html.
La fragmentation
d’un magma
•
Au lieu de faire éruption sous forme
de lave, un magma riche en gaz peut
être projeté (pensez à une bouteille
de champagne ou à de la sauce à
spaghetti qui chauffe). Ou encore, un
dôme de lave visqueuse peut
s’effondrer et dévaler une pente.
•
Ces fragments de magma ou de
roche brûlante ont des tailles qui
vont de la poussière au bloc.
•
On donne le nom général de tephras
aux éléments d’un dépôt meuble
(éléments libres) de tels fragments.
Les ponces et les scories sont des
exemples de tephras. Rappelons que
les scories se forment aussi à la
surface des coulées de lave aa.
Classification des tephras
•
On classe généralement les tephras en fonction de leur taille (ou
granulométrie) sans tenir compte de leur aspect :
•
Cendre = jusqu’au grain de sable
•
Lapilli = du grain de sable à la taille d’une clémentine
•
Bloc (anguleux) et bombe (arrondie) = plus gros qu’une clémentine
Lit de lapillis au pied
du volcan Hekla. Il
s’agit de billes de
verre noires et de
ponces jaunes.
Lits de cendres, de lapillis, de blocs et de bombes sur le volcan Kilauea
(Hawaii). Les bombes et les blocs projetés par le volcan ont enfoncé les
dépôts de cendres. Voir une question du devoir.
Les roches pyroclastiques
•
On appelle roches pyroclastiques les fragments volcaniques collés à
chaud ou les tephras cimentés par la circulation des eaux souterraines.
Nous n’étudierons pas leur classification.
Vue d’ensemble et gros plan d’un dépôt
cimenté de cendres et de bombes.
Question
Les blocs projetés lors d’une éruption ne sont pas toujours des fragments de
magma. C’est le cas notamment de ces blocs, projetés en 1924, qui jonchent
le sol à proximité d’un des cratères du volcan Kilauea. Proposez une autre
façon de produire des blocs lors d’une éruption explosive.
Réponse : L’éruption peut projeter des fragments de la montagne elle-même.
Dans ce cas-ci, le magma a chauffé une poche d’eau souterraine et la
pression créée par la vapeur d’eau a fragmenté la roche encaissante.
cratère