Roche ignée

Les roches ignées sont classées selon le mode doccurrence, la texture, la minéralogie, la composition chimique et la géométrie de le corps igné.

La classification des nombreux types de roches ignées peut fournir des informations importantes sur les conditions dans lesquelles elles se sont formées. Deux variables importantes utilisées pour la classification des roches ignées sont la taille des particules, qui dépend en grande partie de lhistorique du refroidissement, et la composition minérale de la roche. Les feldspaths, le quartz ou les feldspathoïdes, les olivines, les pyroxènes, les amphiboles et les micas sont tous des minéraux importants dans la formation de presque toutes les roches ignées, et ils sont à la base de la classification de ces roches. Tous les autres minéraux présents sont considérés comme non essentiels dans presque toutes les roches ignées et sont appelés minéraux accessoires. Les types de roches ignées avec dautres minéraux essentiels sont très rares, mais incluent les carbonatites, qui contiennent des carbonates essentiels.

Dans une classification simplifiée, les types de roches ignées sont séparés sur la base du type de feldspath présent, la présence ou absence de quartz, et dans les roches sans feldspath ni quartz, le type de fer ou de magnésium présent. Les roches contenant du quartz (composition de silice) sont sursaturées en silice. Les roches contenant des feldspathoïdes sont sous-saturées en silice, car les feldspathoïdes ne peuvent pas coexister dans une association stable avec le quartz.

Les roches ignées qui ont des cristaux suffisamment gros pour être vus à lœil nu sont appelées phanéritiques; ceux qui ont des cristaux trop petits pour être vus sont appelés aphanitiques. De manière générale, phanéritique implique une origine intrusive; aphanitique et extrusive.

Une roche ignée avec des cristaux plus gros et clairement discernables noyés dans une matrice à grains plus fins est appelée porphyre. La texture porphyrique se développe lorsque certains des cristaux atteignent une taille considérable avant que la masse principale du magma ne se cristallise sous forme de matériau uniforme et à grain plus fin.

Les roches ignées sont classées en fonction de leur texture et de leur composition. La texture fait référence à la taille, à la forme et à la disposition des grains ou cristaux minéraux dont la roche est composée.

Texture

La texture est un critère important pour la dénomination des roches volcaniques. La texture des roches volcaniques, y compris la taille, la forme, lorientation et la distribution des grains minéraux et les relations intergrain, déterminera si la roche est appelée un tuf, une lave pyroclastique ou une simple lave. Cependant, la texture nest quune partie subordonnée de la classification des roches volcaniques, car le plus souvent, il faut des informations chimiques glanées à partir de roches avec une masse souterraine extrêmement fine ou de tufs en cascade, qui peuvent être formés à partir de cendres volcaniques.

Les critères de texture sont moins critiques pour classer les roches intrusives où la majorité des minéraux seront visibles à lœil nu ou du moins à laide dune loupe, dune loupe ou dun microscope. Les roches plutoniques ont également tendance à être moins variées sur le plan de la texture et moins sujettes à montrer des tissus structurels distinctifs. Les termes texturaux peuvent être utilisés pour différencier les différentes phases intrusives de grands plutons, par exemple les marges porphyriques aux grands corps intrusifs, les stocks de porphyre et les digues subvolcaniques. La classification minéralogique est le plus souvent utilisée pour classer les roches plutoniques. Les classifications chimiques sont préférées pour classer les roches volcaniques, avec des espèces phénocristaux utilisées comme préfixe, par ex. « picrite olivineuse » ou « rhyolite orthoclase-phyrique ».

Classification minéralogique

LIUGS recommande de classer les roches ignées selon leur composition minérale dans la mesure du possible. Ceci est simple pour la roche ignée intrusive à gros grain, mais peut nécessiter lexamen de sections minces au microscope pour la roche volcanique à grain fin, et peut être impossible pour la roche volcanique vitreuse. La roche doit alors être classée chimiquement.

La classification minéralogique dune roche intrusive commence par déterminer si la roche est ultramafique, carbonatite ou lamprophyre.Une roche ultramafique contient plus de 90% de minéraux riches en fer et en magnésium tels que la hornblende, le pyroxène ou lolivine, et ces roches ont leur propre système de classification. De même, les roches contenant plus de 50% de minéraux carbonatés sont classées comme carbonatites, tandis que les lamprophyres sont des roches ultrapotassiques rares. Les deux sont en outre classés sur la base dune minéralogie détaillée.

Dans la grande majorité des cas, la roche a une composition minérale plus typique, avec dimportants quartz, feldspaths ou feldspathoïdes. La classification est basée sur les pourcentages de quartz, de feldspath alcalin, de plagioclase et de feldspathoïde dans la fraction totale de la roche composée de ces minéraux, en ignorant tous les autres minéraux présents. Ces pourcentages placent la roche quelque part sur le diagramme QAPF, qui détermine souvent immédiatement le type de roche. Dans quelques cas, comme le champ de diorite-gabbro-anorthite, des critères minéralogiques supplémentaires doivent être appliqués pour déterminer la classification finale.

Lorsque la minéralogie dune roche volcanique peut être déterminée, elle est classée à laide du même procédure, mais avec un diagramme QAPF modifié dont les champs correspondent aux types de roches volcaniques.

Classification chimique et pétrologie

Lorsquil nest pas pratique de classer une roche volcanique par minéralogie, la roche doit être classée chimiquement.

Il y a relativement peu de minéraux qui sont importants dans la formation de roches ignées communes, car le magma à partir duquel les minéraux cristallisent nest riche quen certains éléments: silico n, oxygène, aluminium, sodium, potassium, calcium, fer et magnésium. Ce sont les éléments qui se combinent pour former les minéraux silicatés, qui représentent plus de quatre-vingt dix pour cent de toutes les roches ignées. La chimie des roches ignées sexprime différemment pour les éléments majeurs et mineurs et pour les éléments traces. Les teneurs en éléments majeurs et mineurs sont classiquement exprimées en pourcentage en poids doxydes (par exemple, 51% de Si02 et 1,50% de TiO2). Les abondances doligo-éléments sont classiquement exprimées en parties par million en poids (par exemple, 420 ppm Ni et 5,1 ppm Sm). Le terme «oligo-élément» est généralement utilisé pour les éléments présents dans la plupart des roches à des abondances inférieures à 100 ppm environ, mais certains oligo-éléments peuvent être présents dans certaines roches à des abondances dépassant 1 000 ppm. La diversité des compositions de roches a été définie par une énorme masse de données analytiques – plus de 230 000 analyses de roches sont accessibles sur le Web via un site sponsorisé par la US National Science Foundation (voir le lien externe vers EarthChem).

Le composant le plus important est la silice, le SiO2, quil soit présent sous forme de quartz ou combiné avec dautres oxydes sous forme de feldspaths ou dautres minéraux. Les roches intrusives et volcaniques sont regroupées chimiquement par teneur totale en silice en grandes catégories.

• Les roches felsiques ont la plus forte teneur en silice et sont principalement composées de minéraux felsiques, le quartz et le feldspath. Ces roches (granite, rhyolite) sont généralement de couleur claire et ont une densité relativement faible.
• Les roches intermédiaires ont une teneur modérée en silice et sont principalement composées de feldspaths. Ces roches (diorite, andésite) sont généralement de couleur plus foncée que les roches felsiques et un peu plus denses.
• Les roches mafiques ont une teneur en silice relativement faible et sont principalement composées de pyroxènes, dolivines et de plagioclase calcique. Ces roches (basalte, gabbro) sont généralement de couleur foncée et ont une densité plus élevée que les roches felsiques.
• La roche ultramafique est très pauvre en silice, avec plus de 90% de minéraux mafiques (komatiite, dunite).

Cette classification est résumée dans le tableau suivant:

Le pourcentage doxydes de métaux alcalins (Na2O plus K2O) est juste derrière la silice dans son importance pour la classification chimique Roche volcanique.Les pourcentages de silice et doxyde de métal alcalin sont utilisés pour placer la roche volcanique sur le diagramme TAS, ce qui est suffisant pour classer immédiatement la plupart des roches volcaniques. Les roches dans certains champs, comme le champ de trachyandesite, sont en outre classées par le rapport du potassium au sodium (de sorte que les trachyandésites potassiques sont des latites et les trachyandesites sodiques sont des benmoreites). Certains des champs les plus mafiques sont subdivisés ou définis par la minéralogie normative, dans laquelle une composition minérale idéalisée est calculée pour la roche en fonction de sa composition chimique. Par exemple, la basanite se distingue de la téphrite par sa haute teneur normative en olivine.

Dautres raffinements de la classification TAS de base comprennent:

Dans une terminologie plus ancienne, les roches sursaturées de silice étaient appelées siliciques ou acide où le SiO2 était supérieur à 66% et le terme de famille quartzolite a été appliqué aux plus siliciques. Un feldspathoïde normatif classe une roche comme sous-saturée en silice; un exemple est la néphélinite.

Les magmas sont ensuite divisés en trois séries:

• La série tholéiitique – andésites basaltiques et andésites.
• La série calc-alcaline – andésites.
• La série alcaline – sous-groupes des basaltes alcalins et des laves rares et très riches en potassium (cest-à-dire shoshonitiques).

La série alcaline se distingue des deux autres sur le diagramme TAS, étant plus élevée en oxydes alcalins totaux pour une teneur en silice donnée, mais les séries tholéiitique et calc-alcaline occupent approximativement la même partie du diagramme TAS. Ils se distinguent en comparant lalcali total à la teneur en fer et en magnésium.

Ces trois séries de magma se produisent dans une gamme de paramètres tectoniques de plaque. Les roches de la série de magma tholéiitique se trouvent, par exemple, sur les dorsales médio-océaniques, les bassins darrière-arc, les îles océaniques formées par les points chauds, les arcs insulaires et les grandes provinces ignées continentales.

Les trois séries se trouvent dans des zones relativement proches. proximité les uns des autres au niveau des zones de subduction où leur distribution est liée à la profondeur et à lâge de la zone de subduction. La série de magma tholéiitique est bien représentée au-dessus des jeunes zones de subduction formées par du magma de profondeur relativement faible. Les séries calc-alcalines et alcalines sont observées dans les zones de subduction matures, et sont liées au magma de plus grande profondeur. Landésite et landésite basaltique sont la roche volcanique la plus abondante dans larc insulaire, ce qui indique les magmas calc-alcalins. Certains arcs insulaires ont distribué des séries volcaniques comme on peut le voir dans le système darc insulaire japonais où les roches volcaniques changent de tholéiite — calc-alcaline — alcaline avec une distance croissante de la tranchée.

Histoire de la classification

Certains noms de roches ignées datent davant lère moderne de la géologie. Par exemple, le basalte comme description dune composition particulière de roches dérivées de lave remonte à Georgius Agricola en 1546 dans son ouvrage De Natura Fossilium. Le mot granit remonte au moins aux années 1640 et est dérivé du granit français ou du granito italien, signifiant simplement «roche granulée». Le terme rhyolite a été introduit en 1860 par le voyageur et géologue allemand Ferdinand von Richthofen.La dénomination de nouveaux types de roches sest accélérée au 19e siècle et a atteint son apogée au début du 20e siècle.

Une grande partie de la classification initiale des roches ignées était basé sur lâge géologique et la présence des roches. Cependant, en 1902, les pétrologues américains Charles Whitman Cross, Joseph P. Iddings, Louis V. Pirsson et Henry Stephens Washington ont proposé que toutes les classifications existantes des roches ignées soient rejetées et remplacées par une classification «quantitative» basée sur lanalyse chimique. Ils ont montré à quel point une grande partie de la terminologie existante était vague et souvent non scientifique et ont fait valoir que la composition chimique dune roche ignée étant sa caractéristique la plus fondamentale, elle devrait être élevée à la position de premier choix.

Occurrence géologique, la structure, la constitution minéralogique – les critères jusqualors acceptés pour la discrimination des espèces de roche – ont été reléguées au second plan. Lanalyse des roches achevée doit dabord être interprétée en termes de minéraux formant des roches qui pourraient se former lorsque le magma cristallise, par exemple, les feldspaths de quartz, lolivine, lakermannite, les feldspathoïdes, la magnétite, le corindon, etc., et le les roches sont divisées en groupes strictement selon la proportion relative de ces minéraux les uns par rapport aux autres. Ce nouveau système de classification a fait sensation, mais a été critiqué pour son manque dutilité dans le travail de terrain, et le système de classification a été abandonné dans les années 1960.Cependant, le concept de minéralogie normative a perduré et le travail de Cross et de ses co-enquêteurs a inspiré une vague de nouveaux schémas de classification.

Parmi ceux-ci figurait le schéma de classification de MA Peacock, qui a divisé les roches ignées en quatre séries : les séries alcaline, alcaline-calcique, calcique-alcaline et calcique. Sa définition de la série alcaline et le terme calc-alcali continuent dêtre utilisés dans le cadre de la classification Irvine-Barager largement utilisée, avec W.Q. Série tholéiitique de Kennedy.

En 1958, 12 systèmes de classification distincts et au moins 1637 noms de types de roches étaient utilisés. Cette année-là, Albert Streckeisen a écrit un article de synthèse sur la classification des roches ignées qui a finalement conduit à la formation de la sous-commission IUGG de la systématique des roches ignées. En 1989, un système unique de classification avait été convenu, qui a encore été révisé en 2005. Le nombre de noms de roches recommandés a été réduit à 316. Ces noms comprenaient un certain nombre de nouvelles noms promulgués par la Sous-Commission.