Pétrographie des roches éruptives chapitre I - e

Pétrographie des roches éruptives
Ens : BOUTRIKA Rabah
SOMMAIRE
Chapitre I
1 NOTIONS DE PÉTROGRAPHIE
1.1 INTRODUCTION ET DÉFINITIONS
1.2 LES TROIS GRANDS GROUPES DE ROCHES ET LEUR CYCLE
ÉVOLUTIF
Chapitre I
1 NOTIONS DE PÉTROGRAPHIE
1.1 INTRODUCTION ET DÉFINITIONS
1.2 LES TROIS GRANDS GROUPES DE ROCHES ET LEUR CYCLE ÉVOLUTIF
Chapitre I
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).
Au regard de cette définition, on comprend directement que la pétrographie au sens large
s‘appuie sur des sciences telles que, pour exemples : la minéralogie (voir chapitre précédent),
la lithologie, la stratigraphie, la géodésie, la paléontologie. Il est à noter qu’au terme de «
pétrographie », certains lui préfère le terme de « pétrologie ».
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
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 5).
Figure 5 : le cycle évolutif des roches (Schumann, 1989)
On voit donc que le magma constitue la source primitive de la formation de toutes les roches.
Si la composition initiale du magma est importante, les conditions de température et de
pression sont fondamentales lors de la cristallisation des minéraux. De même, les phénomènes
de recristallisation, de transformation d’un minéral à un autre lors du métamorphisme
dépendent étroitement de ces conditions. Comme le magma est l’origine de toutes les roches
de la croûte terrestre, les notions de magma et les phénomènes de cristallisation font donc
l’objet d’un paragraphe à part entière (paragraphe 2.3).
Les proportions respectives des trois groupes de roches au sein de la croûte terrestre sont
reprises dans le tableau qui suit (tableau 3). D’autre part, on a vu ci-dessus que l’on définit
principalement une roche comme étant généralement le produit de l’assemblage de différents
minéraux. Il est donc utile de mentionner également les proportions des principaux minéraux
au sein de la croûte terrestre (voir également le chapitre 1, en particulier les points 1.2.1. et
1.3.8.).
Proportions volumiques au sein de la croûte terrestre
Roches
Minéraux
Type
% volumique
Minéral
% volumique
Magmatiques
65
Feldspaths Plagioclases
39
avec en particulier : Feldspaths Alcalins
12
granites 10
Quartz
12
granodiorites, diorites 11
Pyroxènes
11
basaltes 43
Amphiboles
5
Sédimentaires
8
Micas
5
Métamorphiques
27
Minéraux argileux
5
Olivines
3
Calcite
1
autres
7
Tableau 3 : proportions volumiques des roches et principaux minéraux au sein de la croûte
terrestre (Ronov & Yaroshevsky, 1969 - légèrement modifié).
Si les roches magmatiques (ou ignées) sont de loin les plus nombreuses, elles sont
généralement recouvertes par des roches sédimentaires, que ce soit sur les fonds océaniques
ou sur les continents. Mis à part les reliefs, les roches sédimentaires forment donc la «
pellicule » de surface de la croûte terrestre, principale partie de la terre concernée par les
travaux de l’ingénieur.
Ce tableau permet également de se rendre compte de l’importance des feldspaths, du quartz
et, dans une moindre mesure, des pyroxènes par rapport aux autres minéraux. Par exemple, on
verra ci-après dans ce chapitre que la classification scientifique des roches magmatiques est
principalement basée sur l’importance respective de ces minéraux.