La projection stéréographique

La projection stéréographique  est un moyen de représentation et de construction géométrique ABSTRAIT qui n’analyse que les rapports d’orientation des éléments tectoniques dans l’espace, indépendant de leurs position géographique.

Construction géométrique consistant a reporter sur plan 2D l’orientation d’objets situés dans l’espace 3D

Les objets utilisés en tectonique ne pourront se reporter que sous 2 formes géométriques :

·         DROITE (orienté ou non)

·         PLAN (Faille, axe de plis)

 

Canevas de Wulf	Canevas de Shmidt
Isogone	Isoaire
Concerne les angles	Conserne les surfaces

 

Pour voire le cours en  ENTIER:

http://www.ulb.ac.be/sciences/gigc/index_fichiers/cours/Fichiers/cours_projection_stereo.html#utilisation

 

Les séries magmatiques

 

Les magmas d’une même série sont de natures différentes mais leur composition est spécifique d’un domaine géodynamique qui évolue dans le temps a cause de processus pétrogénétique comme la cristallisation fractionnée ou la contamination

Les roches d'une meme série ont un lien génétique que l’on peut mettre en évidence par :

-          la teneur en silice (roches ultrabasiques à roches acides)

-          la teneur en éléments alcalins Na₂O et K₂O (roches fortement alcalines à roches faiblement alcalines)



 Ces relations génétiques sont mises en évidence par différents diagrammes:

Diagramme de Harker,

 

 

 

 

 



Diagramme de Cox:

Qui a l'avantage de visualiser directement la suite des roches obtenues dans les deux grands domaines :

-          le domaine sub-alcalin qui comprend la série tholéiitique, la série calco-alcaline et la série transitionnelle

-          le domaine alcalin qui comprend la série sodique et la série shoshonitique = potassique.

Diagramme TAS:

 

Les différentes séries magmatiques

a) Série tholéitique

 

Cette série se caractérise par un rapport alcalins / silice faible et par une sursaturation en silice. Elle comprend :

-          Pour le pôle basique, les basaltes tholéitiques

-          Pour le pôle intermédiaire, des andésites particulières appelée islandites, dont le plagioclase est un labrador zoné pouvant passer à l’andésine et qui contiennent un clinopyroxène pauvre en calcium : la pigeonite. Elles sont aussi caractérisées par une teneur en fer plus forte que dans les andésites des chaînes péripacifiques.

-          Pour le pôle acide, on trouve des rhyolites et des différenciations  dites granophyres dans les équivalents subvolcaniques (dolérites) et intrusifs (gabbros)

 

b) La série calco-alcaline

 

En théorie, le rapport alcalins/silice est plus élevé que dans la série tholéitique, de plus la teneur en Na₂O est supérieure à celle en K₂O. En fait, la limite séparant la série calco-alcaline et la série tholéitique est floue, les deux séries occupant à peu près le même domaine dans la classification de Cox et ce n’est que l’évolution des séries dans le diagramme AFM qui permet de distinguer réellement les deux séries.

Cette série est caractéristique du volcanisme des arcs insulaires évolués et des cordillères des marges actives. On observe souvent une augmentation de la teneur en K₂O des laves en fonction de l’éloignement par rapport à la fosse de subduction. Il existe encore des laves sursaturées mais leur teneur en SiO₂ est plus faible que pour la série précédente. Il s’agit de rhyolites, de dacites, d’andésites et de basaltes mais ces derniers ont des teneurs en alumine plus élevées (17 à 19%) que celle des autres basaltes.

 

c) La série alcaline

 

Elle est caractérisée par un fort rapport alcalins/silice. Les minéraux principaux sont de l’olivine et des feldspathoïdes parfois accompagnés d’un clinopyroxène riche en Ca (augite titanifère). Le feldspath alcalin est la phase essentielle des laves acides (trachyte, phonolite), mais il est aussi présent dans la pâte des autres termes de la série. Les laves basiques renferment des enclaves de péridotites ou des minéraux de cristallisation précoce. On distingue suivant la valeur du rapport alcalins/silice :

-          les roches moyennement alcalines : basaltes alcalins (sans feldspathoïdes exprimés) et basanites (avec feldspathoïdes)

-          les roches fortement alcalines : néphélinites (roches sans feldspaths mais très riches en feldspathoïdes).

 

Par différenciation, ces laves sous-saturées aboutissent à des termes saturés voire sursaturés : les basaltes alcalins peuvent conduire à des trachytes et des rhyolites, les basanites et les néphélinites à des phonolites.

 

Une autre distinction peut être faite d’après la valeur du rapport Na₂O/K₂O. On parle alors :

-          d’une sous-séquence sodique : basaltes alcalins et basanites dans la série moyennement alcaline, hawaïtes, mugéarites et benmoréites de la série intermédiaire, trachytes et rhyolites dans la série acide.

-          et d’une sous-séquence potassique : basaltes alcalins, basanites, trachy-andésites, rhyolites et phonolites.

 

La série alcaline est caractéristique du volcanisme des domaines continentaux stables mais on la retrouve aussi dans le volcanisme intra-plaque océanique et, de plus, elle peut être associée aux deux autres séries dans les arcs insulaires et les cordillères, du côté continental.




http://www.criba.edu.ar/geolarg/rocas_igneas.htm

http://geology.about.com/od/more_igrocks/ig/igroxdiagrams/TASvolcanic.htm

Résistance d'un minéral à l'altération

L'énergie de liaison varie selon le type d'ions concernés.

Le K+ est faiblement lié à l'oxygène,

le Fe++ et le Mg++ le sont moyennement;

le Si 4+ établit au contraire des liaisons très fortes.

On comprend ainsi que le quartz, tectosilicate ne comportant que des liaisons fortes entre le silicium et l'oxygène, résiste mieux à l'altération;

l'olivine en revanche, contenant des cations moins liés (Fe++ et Mg++) a un réseau cristallin plus fragile.

GOLDICH (1938) a établi l'ordre de résistance des minéraux à l'altération:

Labile olivine ...................................................................plagioclases Ca

augite .............................................plagioclases Ca-Na

hornblende ................plagioclases Na-Ca

biotite .........plagioclases Na

feldspaths K

muscovite

Résistant................................................quartz

On remarque que cet ordre évoque les suites de BOWEN: ce n'est pas un hasard. Dans un magma, l'olivine cristallise à haute température, elle est donc particulièrement instable dans les conditions de surface; elle est la plus labile. Le quartz, en revanche est formé à une température moins élevée, il est plus stable. Le type de réseau cristallin intervient dans la stabilité du minéral en surface. Les phyllosilicates, comme la muscovite, résistent mieux à l'altération.

 

Source: http://www.u-picardie.fr/~beaucham/mst/alter.htm

Classification des roches magmatiques

Classification des roches magmatiques par rapport a leurs teneur en silice :

	Ultrabasique	Basique	Intermédiaire	Intermédiaire acide	Acide
Teneur en  silice >     Gisement  v	<45%	45-52%	52-63%	63-69%	69%
Roche volcanique		Basalte	Andésite	Dacite	Rhyolite
Roche sub-volcanique		Dolérite			Pegmatite
Roche plutonique	Péridotite	Gabbro	Diorite	Granodiorite	Granite

 

Les textures des roches métamorphiques

Blastique  [du gr. blastos, bourgeon] - Suffixe utilisé dans des termes comme granoblastique, lépidoblastique, nématoblastique, porphyroblastique et s’appliquant à des structures (ou textures) de roches métamorphiques, parfois de roches magmatiques, caractérisées par les relations de croissance des minéraux constitutifs.

Il y a 2 grands groupes de roches métamorphiques :

* Les roches « non » déformées, les minéraux n’ont pas d’orientation planaire

* Les roches déformées, les minéraux ont une orientation planaire (schistosité ou foliation)

La schistosité et la foliation sont toutes deux des alternances de niveaux claires et de niveaux sombres.  La différence se situe aux niveaux des plans qui sont plus fins dans la schistosité, et plus grossiers la foliation.

Roches « NON » déformée			Roches déformée
Granoblastique		Polygonale	Déformation modérée		Déformation intense = mylonites
Isogranulaire	Hétérogranulaire		Lépidoblastique	Nématoblastique	mylonite	Ultramylonite	Blastomylonite

 

Les Terranes

Morceau de croute terrestre qui s’est détaché d’une plaque tectonique puis accrété sur une plateforme continentale (ou craton) d’une autre plaque.

Les terranes constituent les grandes plaques lithosphériques (microcontinents)

Elle racontent l’histoire d’une région, comme au Hoggar ou des arcs insulaire ont étés obductées sur d’autre croute continentales.

Les inosilicates

Les inosilicates sont des minéraux de la famille des silicates dont les groupements [SiO₄]^4 - sont organisés en chaînes simple, c’est le cas des pyroxènes de formule (Si₂O₆)^4-  qui sont anhydres ou en chaine double, c’est le cas des amphiboles de formule générale (Si₄O₁₁)OH et qui sont hydratés.

Les pyroxènes

 

Les orthopyroxènes

Les clinopyroxènes calcique

 

 

Les clinopyroxènes sodique

 

 

 

 

 

 

 

 

Les amphiboles

 

 

Groupe des péridots

 

Les péridots sont des minéraux ferromagnésiens formant une solution solide continue entre un pole Mg qui est la forstérite de formule (SiO₄)Mg₂  et  un pole Fe qui est la fayalite  de formule (SiO₄) Fe₂  le terme intermédiaire est l’Olivine de formule (SiO4) (Fe,Mg)₂

L’ olivine cristallise dans le système orthorhombique (mmm)

Elle est rarement automorphe

Se présente souvent en masse grenue nodulaire

Elle est de couleur jaune vert à vert olive,

Dureté comprise entre 6 ;5 et 7

Densité comprise entre 3,25 et 4 (moyenne)

Au microscope : réfringence et une biréfringence moyenne à forte, cette dernière croit avec la teneur en fer.

Gisement : fréquent dans les roches magmatiques basique (basalte et gabbro) et ultrabasique péridotique (dunite)

La forstérite, rare dans les roches magmatique est plutôt un minéral des roches métamorphique qui apparait lorsque des sédiments placés dans des conditions de pression  et de température élevés se transforment en calcaire cristallin.

La fayalite est un péridot qui cristallise dans les milieux très différenciés enrichit a la fois en Fe et Na. La fayalite se rencontre dans les phonolites, trachytes et leurs équivalents grenus.

Altération : les olivines sont souvent transformées en serpentine ou en iddingsite de couleurs rougeâtre correspondant a un mélange d’oxyde de fer, magnésium et de goethite (FeO,OH). Les agent d’altérations sont soit des gaz tardi-magmatique soit des liquides.   

 

Les silicates

Jusqu’en 1920, la chimie des silicates était limitée a la connaissance de la formule brute, formule qui ne permettrait pas de prévoir les propriétés d’un minéral.

La diffraction des rayons X pour l’établissement des formules structurales devait être fondamentale (travaux de Bragg, Pauling, Mauguin…)

Actuellement la classification des silicates permet d’établir des corrélations entre la structure et les propriétés des minéraux.

Le silicium et l’oxygène sont les éléments chimiques les plus abondants de la croute terrestre, ils comptent a eux seul le ¾ de l’ensemble des matériaux. Les silicates formé de ces 2 éléments  composent quant a eux 95% du volume de la croute.

Mais qu’est-ce qu’un silicate au juste ?

 

Un silicate est un minéral caractérisé par le motif élémentaire tétraédrique [SiO₄]^4-

Le tétraèdre est donc composé d’ions Si⁴⁺  étant logés au centre et par des ions O^-2  qui occupent ces sommets

Le rapport entre les rayons ioniques  montre que le polyèdre de coordination des silicates est un tétraèdre ->  R(Si⁴⁺)/R(O^2-  )= 0,30 ce qui implique que la coordinence du Si est de IV.

On définit les classes structurales des silicates sur la base de l’enchainement des sommets des tétraèdres  [SiO₄]^4-  .

Le  nombre d’oxygènes ou de sommets que le tétraèdre partage avec ses voisins traduit l’état de polymérisions de la charpente silicatée. Cet état confère aux silicates leurs morphologie, leurs faciès, leurs propriétés physique  (clivages, biréfringence et stabilité). On distingue ainsi :

1.    Nésosilicates : tétraèdre isolés
2.   Sorosilicates : tétraèdre en paire
3.  Cyclosilicates : tétraèdre en anneaux
4.  Inosilicates : tétraèdre en chaine
5. Phyllosilicates : tétraèdre en feuillets
6. Tectosilicates : tétraèdre en charpente
 

Geochimie (1)

Définition et objectif de la géochimie

La géochimie est une discipline des sciences de la terre qui étudie la composition chimique et isotopique des matériaux géologiques tels que les roches, les minéraux, les eaux et les gaz.

La géochimie étudie également le comportement et les caractères des différents éléments chimiques dans l’écorce terrestre.

Elle s’intéresse également a la distribution quantitative des éléments chimiques a leurs migrations elle tente par  ailleurs d’expliquer ces différents processus et de les rendre utilisable.

La géochimie offre aujourd’hui une  vision globale de l’abondance de la distribution et du comportement des éléments chimiques dans la plupart des processus géologiques qui marquent l’évolution de notre planète.

Elle permet une classification et une compréhension de plus en plus fine de la genèse et de la dynamique des systèmes géologique.

Ce mot  a été introduit par Schönbein en 1838. Qui a également découvert l’ozone.

Mais déjà les premiers chimistes comme Lavoisier tentent de comprendre l’histoire des éléments. Mais ce sont les minéralogistes qui furent la source des plus grands progrès géochimie.

Les premières études  sur la composition moyenne de l’écorce terrestre ont étés publié en 1908 par l’américain  Clarke.

En 1917, une classification géochimique des éléments fût proposée.


La classification de Goldschmidt
1ere classification historique et descriptive des éléments chimiques qui sont classés en fonction de leurs distribution dans les météorites.
On distingue 4 classes:

	Affinité pour le…	Sont…
Les Chalcophiles	Soufre	As, Cu, Zn,  Pb…
Les Sidérophiles	Fer	Ni, Ru, Co…
Les Lithophiles	Silicates	Alcalins, Alcalino-terreux
Les Atmophiles		Gaz rares, N

La classification de Mendeleiev
Inspirée par la classification de Goldschmidt, la classification de Mendeleiv est basée sur LA STRUCTURE ELECTRONIQUE des éléments chimiques.

Les règles de Goldschmidt

Les éléments majeurs

La différenciation magmatique

Analyse chimique des éléments majeurs sur une roche totale

Diagramme AFM

Diagramme de Harker