BASALTES ET GABBROS

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Les basaltes

Le terme basalte a été utilisé par Pline l'Ancien pour décrire une roche « noire et dure » d'Éthiopie « quem vocant basaltem », ce qui rend plausible la dérivation à partir de l'adjectif bsalt, qui signifie cuit, en éthiopien ancien.

Caractères généraux

Les basaltes sont des roches très sombres où l'on ne distingue guère à l'œil nu que quelques cristaux isolés de pyroxènes noirs ou éventuellement d'olivine jaune. La densité est élevée (voisine de 3), sauf pour les types vacuolaires ou les scories.

Au microscope, on constate que la structure est le plus souvent microlithique (une pâte, ou mésostase, dans laquelle baignent de petits cristaux allongés). Les plus gros cristaux – les phénocristaux – sont essentiellement de l'olivine, des clinopyroxènes (augite ou solite), des plagioclases calciques et, plus rarement, de la magnétite. La mésostase comprend, outre les minéraux précédents, une quantité notable d'oxydes de fer (magnétite, ilménite) et la quasi-totalité des plagioclases de la roche. Il s'agit le plus souvent de labradorbytownite, plus rarement d'anorthite.

Du point de vue chimique, les basaltes ont une composition très constante, ce qui explique bien entendu le comportement précédent. La teneur en silice varie entre 45 et 55 p. 100, et les teneurs en calcium, fer et magnésium sont très élevées, alors que le potassium est presque absent. Cela confère aux basaltes fondus une très grande fluidité et, par voie de conséquence, une grande vitesse de cristallisation : les verres que l'on peut observer ont nécessité une trempe très brutale. À l'analyse on trouve à peu près 0,5 p. 100 d'eau en poids, ce qui semble bien correspondre à la teneur initiale du magma : en présence d'eau sous pression, on obtient en effet très vite le remplacement des pyroxènes par des amphiboles, minéraux extrêmement rares dans les basaltes ordinaires. Le problème de l'eau interfère d'ailleurs avec celui des conditions d'oxydo-réduction, qui influe sur le cours de la cristallisation.

Les grands types de basaltes

Depuis les travaux de H. S. Yoder et C. E. Tilley (1962), on distingue classiquement les basaltes tholéitiques, saturés ou sursaturés en silice, des basaltes alcalins, sous-saturés en silice (cf. tableau). Les premiers sont de loin les plus abondants et ils apparaissent dans des contextes géologiques très variés. Les tholéiites de la croûte océanique représentent le groupe de roches le plus abondant de la croûte terrestre ; elles se mettent en place au niveau des dorsales médio-océaniques, et se caractérisent par leur pauvreté en potassium (moins de 0,5 p. 100) et leurs teneurs élevées en éléments de transition (chrome, nickel) ; elles sont généralement appauvries en terres rares légères, sauf au voisinage des îles, et leur composition isotopique reflète celle du manteau sous-jacent. Dans les zones de subduction (arcs insulaires et marges continentales actives de type andin), les basaltes sont également saturés ou sursaturés en silice, mais ils diffèrent des précédents par leur richesse en alumine et leur appauvrissement caractéristique en titane et en éléments de transition. Leur évolution par différenciation conduit à des andésites ; ils contiennent habituellement des phénocristaux d'orthopyroxène, absents des basaltes de la croûte océanique. La géochimie permet de distinguer, dans les zones de subduction, les tholéites d'arcs insulaires des basaltes calco-alcalins et des basaltes shoshonitiques, ces derniers étant enrichis en potassium. Certains éléments en trace sont aussi d'excellents critères pour situer les tholéiites. Le rapport Sr/Zr est plus faible dans les tholéiites que dans les basaltes alcalins. Certains de ces éléments sont des indicateurs de pression et permettent de situer la profondeur de genèse du basalte. En outre, il faut tout de même remarquer que toutes les tholéiites ne sont pas identiques. Tholéiites continentales et tholéiites océaniques peuvent être distinguées en fonction du pourcentage de K2O : de 1 à 1,5 p. 100 pour les tholéiites continentales, mais de 0,116 p. 100 pour les tholéiites océaniques. Le rapport quartz/olivine est plus élevé dans les roches des îles océaniques que dans les roches provenant des zones abyssales.

Analyses de basaltes d'origines diverses

Tableau : Analyses de basaltes d'origines diverses

Analyses moyennes de basaltes de contextes géologiques divers (d'après J. A. Pearce). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Classiquement, on considère les tholéiites comme un produit de fusion partielle du manteau à une profondeur d'environ 60 kilomètres, avec une chambre magmatique secondaire vers 15 kilomètres de profondeur. Yoder et Tilley ont montré par certains travaux que les tholéiites, tout comme les basaltes alcalins, proviennent d'un même produit de fusion, qu'ils nomment pyrolite : elle correspondrait à une péridotite. Ils soutiennent, par ailleurs, que la pression est le seul facteur susceptible de faire varier le type de basalte suivant le pourcentage de pyrolite fondu (15 p. 100 pour une tholéiite).

Les basaltes alcalins diffèrent des types précédents par leur pauvreté relative en silice (traduite, minéralogiquement, par la présence de feldspathoïdes, l'absence d'orthopyroxène et de tridymite ou cristobalite), leurs teneurs élevées en titane et en alcalins. On les rencontre typiquement dans le volcanisme intraplaque océanique (îles intra-océaniques : Hawaii, Polynésie, Réunion, îles de l'Atlantique), ou bien intraplaque continentale (anciens points chauds, comme par exemple dans le Massif central français, ou rifts débutants, comme dans la région des Afars),.

Les hawaiites, définies par Iddings en 1913 aux îles Hawaii, d'où leur nom, appartiennent à la différenciation des laves alcalines sous-saturées : basalte alcalin à olivine, hawaiite, mugéarite, benmoréite, phonolite ou trachyte. La composition minéralogique des hawaiites est voisine de celle des basaltes alcalins : phénocristaux d'olivine et de pyroxène (toutefois en plus petite quantité que dans les basaltes), feldspaths zonés (andésine calcique au cœur, anorthose calcique à la périphérie). L'indice de coloration est plus fort.

Conditions de gisement

Les coulées de basalte, une fois consolidées, acquièrent très souvent un débit prismatique (orgues, chaussées cyclopéennes...) ; cela correspond essentiellement au phénomène de rétraction qui accompagne la cristallisation du magma fondu. L'axe des prismes est en général normal aux isothermes de refroidissement. Un grand nombre de volcans isolés ou temporaires ont ainsi émis des coulées basaltiques associées ou non à d'autres laves, mais à l'échelle du globe les grandes accumulations de basalte se ramènent à trois types principaux.

Les volcans boucliers ont un centre éruptif assez bien localisé, d'où irradient des coulées très fluides sur une pente extrêmement faible, de 5 à 8 0. Le Mauna-Loa, qui culmine à 4 000 mètres et repose sur de [...]

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Analyses de basaltes d'origines diverses
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Écrit par :

  • : professeur de géologie à l'université de Bretagne-Occidentale, Brest
  • : professeur à l'université de Bretagne-Occidentale, Brest

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Pour citer l’article

Jean-Paul CARRON, René MAURY, « BASALTES ET GABBROS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/basaltes-et-gabbros/