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ROCHES (Formation) Pétrologie

Composition chimique

Les éléments chimiques diffèrent suivant les points dans l'écorce terrestre, selon les modalités de son évolution. Leur nature et leurs proportions, définissant la composition chimique, sont déterminées sur des échantillons par des méthodes chimiques traditionnelles ou, de plus en plus, par des méthodes physiques (fluorescence X, absorption atomique, etc.). Limitée d'abord aux éléments majeurs, cette analyse est maintenant étendue aux éléments en traces.

Les éléments majeurs (O, Si, Al, Fe3+, Fe2+, Mg, Ca, Na, K, Ti, H, etc.) s'expriment sous forme de minéraux et commandent par conséquent la nature des roches. Un corps rocheux est généralement constitué par plusieurs unités pétrographiques qui, bien que chimiquement différentes, ont des caractères reflétant leur communauté d'origine ou consanguinité ; il en est souvent de même pour certaines familles de corps distincts, groupés régionalement ou répartis à l'échelle du globe en provinces ou séries pétrographiques. Cela se manifeste par des corrélations entre des éléments ou groupes d'éléments et s'exprime par des diagrammes faisant ressortir des particularités et des variations qu'on cherche à mettre en relation avec la dynamique terrestre.

Les diagrammes les plus simples (dits de Harker) représentent les variations des divers oxydes en fonction de la teneur en silice. Le groupement d'éléments jouant un rôle analogue (comme Al et Fe3+, Fe et Mg, Na et K, etc.) réduit le nombre des paramètres ; des diagrammes variés (cartésiens, triangulaires, tétraédriques) ont été imaginés pour comparer les analyses et dégager les tendances évolutives. Par exemple, les diagrammes FMA (FeO, MgO, Na2O+K2O) font apparaître la différence de comportement du fer et des alcalins dans l'évolution des séries éruptives calco-alcalines et tholéiitiques. Pour les roches métamorphiques à excès de silice, les diagrammes ACF de P. Eskola (Al2O3 non liée aux alcalins, CaO, FeO+MgO) ou ceux de J. B. Thompson (projection d'un tétraèdre K2O-Al2O3-FeO-MgO sur la face AFM à partir du point figuratif de la muscovite) montrent les relations entre la composition chimique et les paragenèses. Des diagrammes plus élaborés, proposés par H. de La Roche, font appel à des variables multi-élémentaires tenant compte de la stœchiométrie des minéraux fondamentaux, ouvrant la voie à la modélisation.

Les éléments en traces n'existent qu'à des teneurs trop faibles pour s'exprimer minéralogiquement. Ils entrent dans la constitution de minéraux variés, remplaçant des éléments majeurs, se camouflant dans les défauts cristallins (sites vacants, dislocations, etc.) ou se rassemblant dans les espaces intergranulaires. Certains de ces éléments, comme les terres rares, tendent à se concentrer dans les solutions magmatiques, hydrothermales ou de surface, jouant le rôle de traceurs dans l'évolution des roches ou caractérisant les zones structurales où elles ont pris naissance. Les rapports isotopiques permettent de calculer les âges radiométriques, tout en donnant aussi des informations sur l'origine crustale ou mantélique des roches.

— Maurice LELUBRE

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Écrit par

  • : professeur émérite à l'université de Toulouse-III-Paul-Sabatier
  • : ingénieur de l'École nationale supérieure de géologie appliquée (E.N.S.G.), professeur à l'E.N.S.G., Nancy

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Classification

Pour citer cet article

Maurice LELUBRE et Alain WEISBROD. ROCHES (Formation) - Pétrologie [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Cycle des roches - crédits : Encyclopædia Universalis France

Cycle des roches

Encyclopædia Universalis France

Robert Bunsen - crédits : SSPL/ Getty Images

Robert Bunsen

SSPL/ Getty Images

Cycles des roches - crédits : Encyclopædia Universalis France

Cycles des roches

Encyclopædia Universalis France

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Autres références

  • ACIDES ROCHES

    • Écrit par Jean-Paul CARRON
    • 426 mots

    En pétrographie, on qualifie de « roches acides » celles qui contiennent plus de 65 p. 100 en poids du constituant SiO2 (la silice). Comme les minéraux les plus siliceux — à l'exception bien entendu du quartz — sont les feldspaths alcalins, pour lesquels la teneur en SiO2 est précisément...

  • ANDÉSITES ET DIORITES

    • Écrit par Jean-Paul CARRON, Universalis, Maurice LELUBRE, René MAURY
    • 2 066 mots
    • 2 médias
    C'est à l'abbé Haüy (Traité de géognosie de J. F. d'Aubuisson de Voisins, 1819), qui mettait ainsi l'accent sur la présence, dans ces roches plutoniques, de minéraux différant nettement les uns des autres par leur couleur, que les diorites doivent leur nom (du grec diorizô...

  • ARGILES

    • Écrit par Daniel BEAUFORT, Maurice PAGEL
    • 2 654 mots
    • 7 médias

    Les argiles ont été utilisées très tôt dans l'histoire de l'humanité, après le silex et la pierre taillée. Ce matériau possède des propriétés plastiques particulières : facilement modelable, il peut être figé de façon irréversible, ce qui a permis les premières applications domestiques...

  • BASALTES ET GABBROS

    • Écrit par Jean-Paul CARRON, Universalis, René MAURY
    • 3 670 mots
    • 2 médias
    Basalte - crédits : Jacques-Marie Bardintzeff

    Les basaltes et les gabbros sont des roches magmatiques dont la composition chimique est très voisine. Basaltes et gabbros sont en effet intimement liés géographiquement puisqu'ils représentent les constituants largement majoritaires de la croûte océanique (ou « plancher océanique »). Schématiquement,...

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Voir aussi

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