Atlas de géologie pétrologie

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  • Jean-Franois Beaux

    Bernard Platevoet

    Jean-Franois Fogelgesang

    Atlas de

    Ptrologie

  • Dunod, Paris, 2012ISBN 978-2-10-057576-3

    Remerciements

    Pour la ralisation de cet ouvrage, les auteurs ont bnfici du concours dun certain nombre de collgues. Ils sont tout particulirement reconnaissants Christian ROBERT et Philippe AGARD pour le prt dun certain nombre de lames minces et la ralisation de microphotographies. Ils tiennent galement remercier velyne CRINON pour ses recherches documentaires, Rmy PICHON pour son aide dans limagerie lectronique au MEB, Maurice PAGEL pour liconographie dinclusions fluides, ainsi que les lithoprparateurs, Valrie GODARD et ric DELAIRIS, pour la confection de lames minces.

    Sauf indication contraire, toutes les photos, illustrations et figures sont la proprit des auteurs.Les donnes des tableaux de pages 64 83 sont des analyses adaptes de J. Lameyre, Roches et minraux, Doin ditions, 1975, M. G. Best et E. H. Christiansen, Igneous Petrology, Blackwell Science, 2001, B. Bonin, Magmatisme et roches magmatiques 2e dition, ditions Dunod, 2004 et V. Le Roux et al., Earth Planet. Sci Lett., 2007

  • Table des matires

    Avant-propos 5

    Mthodes dtude des minraux et des rochesFiche 1 Lanalyse dune roche lchelle macroscopique 6Fiche 2 La confection dune lame mince de roche 8Fiche 3 Observation au microscope polarisant (1) 10Fiche 4 Observation au microscope polarisant (2) 12Fiche 5 Forme et couleur des minraux en LPNA 14Fiche 6 Relief, clivages et inclusions en LPNA 16Fiche 7 Teintes de birfringence, extinctions et macles en LPA 18Fiche 8 Le MEB et la microsonde lectronique : principes et applications 20Fiche 9 Analyse des minraux la microsonde lectronique 22

    MinrauxFiche 10 Le quartz 24Fiche 11 Les feldspaths alcalins (ou sodipotassiques) 26Fiche 12 Les feldspaths calcosodiques ou plagioclases 28Fiche 13 Les feldspathodes 30Fiche 14 Les micas : biotite et muscovite 32Fiche 15 Les amphiboles (1) : caractres gnraux et diversit 34Fiche 16 Les amphiboles (2) : actinotes et amphiboles sodiques 36Fiche 17 Les pyroxnes (1) : orthopyroxnes et clinopyroxnes 38Fiche 18 Les pyroxnes (2) : les clinopyroxnes 40Fiche 19 Les olivines 42Fiche 20 Les mineraux accessoires 44Fiche 21 Les silicates dalumine (1) : andalousite - sillimanite - disthne 46Fiche 22 Les silicates dalumine (2) : andalousite - sillimanite - disthne 48Fiche 23 La staurotide - La cordirite 50Fiche 24 Les grenats - La chlorite 52Fiche 25 Des alumino-silicates calciques : les pidotes - la lawsonite 54Fiche 26 La calcite - Laragonite - La dolomite 56

    Roches mantelliques et magmatiquesFiche 27 Textures majeures des roches magmatiques 58Fiche 28 Textures particulires des roches magmatiques 60Fiche 29 Classification des roches magmatiques et mantelliques 62Fiche 30 Les basaltes 64Fiche 31 Les gabbros 66Fiche 32 Les andsites 68Fiche 33 Les granodiorites 70Fiche 34 Les trachytes 72Fiche 35 Les rhyolites 74Fiche 36 Les granites 76Fiche 37 Les synites et les synites nphliniques 78Fiche 38 Les phonolites et les tphrites 80

  • Fiche 39 Les pridotites 82Fiche 40 Squence de cristallisation dune roche basique 84Fiche 41 Squence de cristallisation dune roche plutonique acide 86Fiche 42 Zonations et croissance des cristaux 88Fiche 43 Symplectites et ractions 90Fiche 44 Evolutions post-solidus : solvus et demixtion 92Fiche 45 La diffrenciation magmatique (1) : les roches de la crote ocanique 94Fiche 46 La diffrenciation magmatique (2) : les laves du Mont Dore 96

    Roches sdimentairesFiche 47 Critres de classification I 98Fiche 48 Critres de classification II 100Fiche 49 Les grs 102Fiche 50 Les calcaires construits : calcaires coralliens, algaires et stromatolithes 104Fiche 51 Les calcaires bioclastiques - Les calcaires oolithiques 106Fiche 52 Les calcaires Foraminifres benthiques 108Fiche 53 Les calcaires planctoniques ou plagiques 110Fiche 54 Les vaporites 112

    Roches mtamorphiquesFiche 55 Structures et textures des roches mtamorphiques 114Fiche 56 Ractions minralogiques et relations avec la cinmatique 116Fiche 57 Les informations des roches mtamorphiques 118Fiche 58 Les micaschistes 120Fiche 59 Les gneiss : orthogneiss et paragneiss 122Fiche 60 Les migmatites ou anatexites 124Fiche 61 Les cornennes et le mtamorphisme de contact 126Fiche 62 Les schistes verts 128Fiche 63 Les amphibolites 130Fiche 64 Les schistes bleus 132Fiche 65 Les clogites 134Fiche 66 Les granulites - Les marbres 136Fiche 67 volutions minralogiques en climat HP-BT ; chemins (P-T-t) 138Fiche 68 tablissement dun gradient mtamorphique rgional 140

    Formules structurales des minraux cits 142 Index 143

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  • Avant-proposCet Atlas de Ptrologie sadresse en premier lieu tous les tudiants engags en cursus de Licence et de Master dans les domaines des sciences de la vie et de la Terre. Construit sous forme de fiches en double page et abondamment illustr, cet ouvrage offre une vision synthtique sur un ensemble de minraux et de roches magmatiques, sdimentaires et mtamorphiques, les plus frquemment rencontrs et dont la reconnaissance fait lobjet de sances de travaux pratiques.La reconnaissance est aborde la fois sous langle macroscopique et microscopique de faon respecter la dmarche naturaliste essentielle qui conditionne toute tude raisonne. Mais cest tout particulirement sur lapproche microscopique que porte loriginalit de cet ouvrage.Neuf fiches exposent ainsi prcisment les mthodes permettant lanalyse des minraux et des roches. Le principe du microscope polarisant et la plupart des critres optiques didentification des minraux (relief, angle dextinction, teintes de polarisation, etc.) sont clairement expliqus. Deux de ces fiches dveloppent par ailleurs dautres approches plus rcentes, mais dsormais classiques, dimagerie et danalyse des minraux, fondes sur lutilisation du microscope lectronique balayage (MEB) et de la microsonde lectronique.Lobjectif de louvrage dpasse cependant largement la seule dtermination des minraux et des roches et vise surtout donner du sens aux observations ralises: les caractres des structures, les indices minralogiques sont ainsi dcrypts pour comprendre lhistoire des roches et les phnomnes gologiques qui les ont affectes. Il sagit de montrer par exemple comment les observations permettent de reconstituer la chronologie dune cristallisation, didentifier les tapes dune diffrenciation magmatique ou dune histoire mtamorphique, dtablir les caractres dun milieu de sdimentation, en relation avec les gisements des roches envisages.Chaque fiche associe une page de photographies, ventuellement accompagnes de schmas ou de tableaux de composition chimique, une page de texte explicatif et comprend selon les cas: des photographies dchantillons macroscopiques ; les exemples retenus, loin dtre exhaustifs, sont volontairement classiques de manire permettre ltudiant de retrouver ceux tudis en sances de travaux pratiques et en garantir une rvision aise; de nombreuses photographies de lames minces qui compltent lanalyse macroscopique et permettent de prciser ou de confirmer la nature de certaines phases minrales; sont fournis ici les lments essentiels de lanalyse au microscope polarisant de manire guider ltudiant dans lexamen autonome de lames minces; les lgendes des photographies soulignent en quelques mots les caractres essentiels didentification et permettent elles seules la comprhension de la page de photographies, indpendamment du texte; un texte explicatif: celui-ci comporte deux parties en gnral; la premire est une diagnose raisonne montrant comment identifier la nature du minral ou de la roche; la seconde fournit des enseignements complmentaires pour dvelopper la rflexion ptrologique toujours fonde sur lexploitation et lintgration des observations ralises. Ces enseignements concernent selon les cas la composition chimique des roches, alors mise en relation avec leur composition minralogique, les modes de gisements des roches observes ou encore leur origine. Sont aussi rappels quelques schmas classiques, dont la connaissance apparat indispensable (diagramme de phases de la cristallisation de roches magmatiques, diagramme des facis mtamorphiques, localisation des environnements sdimentaires).Cette approche, fruit de lexprience des auteurs, rpond donc un triple souci, pour une meilleure acquisition des comptences en gologie : (1) se familiariser avec lusage du microscope polarisant, dvelopper le sens de lobservation et exprimer ces observations laide dun vocabulaire appropri, (2) laborer une synthse raisonne destine identifier les minraux ou les roches, (3) tirer parti des observations sur le plan de la gense, de lhistoire dune roche, et faire le lien avec les informations relevant des cours de gologie.Cest donc lacquisition de ces connaissances et de ces comptences que nous vous convions, dans le cadre des cycles Licence et Master mais aussi au-del, pour tous ceux qui sont tents par les concours de recrutement ou de promotion de professeurs (Agrgations et CAPES externes et internes), ou simplement dsireux de mieux comprendre le monde minral.

    5

  • 6

    Mthodes dtude des minraux et des roches1

    plis et foliati onminrale

    lits clairs (leucosome)quartzo-feldspathiques

    et lits sombres(mlanosome) riches en

    mica

    contact de lintrusion granitique avec lencaissant plagioclase quartz feldspath potassique

    olivine pte noire pyroxneempilement de coules prismes

    Intrusion plutonique (Porto, Corse) Granite

    Basalte porphyrique

    Gneiss

    Coules basaltiques (Ile de Madeire)

    Gneiss (Saint-Malo)

    1 2

    4

    6

    3

    5

    1 cm

    1 cm

    3 cm20 cm

    10 m

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    Les roches laffl eurementLtude de terrain permet le plus souvent de reconnatre le contexte gnral de la formati