Composition et structure des roches de la Lithosphère

Publié le 19 juin 2011 par Yah Shepherd

Composition et structure des roches de la Lithosphère:

La planète terre est constitué d’enveloppes concentriques qui sont :

croûte, manteau et noyau.

Seuls les matériaux des croûtes continentales et océaniques ainsi que ceux du manteau supérieur

sont directement accessibles à la surface de la terre.

I- Constitution des roches terrestres.

Les roches terrestre sont formés à partir d’une dizaine d’élément chimiques majeur:

(O ; Si ; Al ; Fe ; Mg ; Ca ; K ; Na).

Ces éléments représentent plus de 98¨% de la masse des enveloppes accessibles de la Terre.

1) Composition chimique des minéraux.

Les éléments chimiques sont disposés sous forme de réseaux réguliers d’ions qui forment des structures tridimensionnelles ;

les minéraux.

Les minéraux les plus répandus sont les silicates

qui peuvent se décrire comme un empilement d’anions O²- où vont venir s’insère les cations Si.

Dans les silicates le motif élémentaire est le tétraèdre (SiO4)4-.

Suivant la composition chimique du milieu, les conditions de température et de pression.

Les tétraèdre vont être soit isolés, soit organisé en chaîne simple, en chaîne double ou

en feuillet dans les trois dimensions de l’espace, et donner ainsi des minéraux différents.

2) Les minéraux et les cristaux

Les minéraux sont des ensembles ordonnés avec une composition chimique définie et ils sont cristallisés.

Si le cristal est limité par les plans et des faces c’est qu’il a eu le temps de se former et de se développer dans l’espace.

Il a des formes qui lui sont propres. On dit qu’il est automorphe. Si le cristal à une forme quelconque, on dit qu’il est xenomorphe.

Une roche est formée d’un assemblage de minéraux, d’espèce et de proportion différentes selon le type de roche.

Les roches ont donc des compositions chimiques différentes.

On classe les roches en trois groupes selon leurs modes de formation :

→ Les roches sédimentaires : elles sont issues du phénomène d’érosion sédimentaire.

→ Les roches magmatiques : elles sont issues de la solidification par refroidissement d’un magma :

▪ Si la solidification à lieu en profondeur, on parle d’une roche plutonique

▪ Si elle a lieu en surface on parle de roches volcaniques

→ Les roches métamorphiques : ce sont des roches qui se sont modifier à la suite de leur arrivé dans de nouvelles conditions de températures et de pression. Il y a donc eu transformation de leur aspect et des minéraux qui les constituent.

Les roches solides sont le plus souvent cristallisées :

→ Si les cristaux qui le constituent sont de grande taille et accolé les uns au autres on parle d’une structure grenue (ou holocristalline)

→ Si on trouve dans les roches des cristaux de grande taille (ou phénocristaux) et des cristaux de petite taille (ou microlites)

noyé dans une pâte non cristalline (ou verre). On parle d’une structure microlitique (hémicristaline).

II- Origine des roches:

Les roches magmatiques sont les principales roches constituant la partie supérieure de la terre.

Elles sont issues du refroidissement du magma en profondeur ou en surface.

1) Condition de cristallisation de la roche:

Au sein du magma la température est très élevé et l’agitation thermique très forte.

Donc des liaisons ne peuvent pas s’établir entre les atomes.

Tous les minéraux sont donc fondus.

Lorsque la température diminue deux cas de figures peuvent se présenter :

▪ Si la température diminue lentement, elle devient inférieure à la température de fusion et les différents éléments chimiques ont le temps de se positionner par rapport à leur affinité et d’établir des liaisons ioniques ou covalentes

pour former des cristaux qui grandissent.

▪ Si le magma atteint lentement sa température de solidification

il va entièrement cristalliser et on obtient une roche à structure holocristalline (grenue).

▪ Si la température diminue en plusieurs étapes on obtient d’abord des cristaux automorphe par refroidissement lent.

Puis des microlites apparaissent et traduisent une accélération de la vitesse de cristallisation.

Le magma devient alors plus visqueux et les atomes moins mobiles.
Lorsque le magma atteint brutalement sa température de solidification,

les atomes vont se figer dans un état désordonné et on obtient un verre, la roche à une structure hémicristaline.

2) Cristallisation fractionnée d’un magma

Tout d’abord les minéraux ne cristallisent pas en même temps et l’ordre de cristallisation dépend d la température,

de la pression et de la composition chimique du magma initial.

Les minéraux ferromagnésien cristallisent en premier lieu en utilisant les atomes de fer et de magnésium du magma.

Les minéraux non ferromagnésien cristallisent ensuite.

→ Un magma très riche en silice donnera une roche avec des cristaux de quartz (silice pure)

→ Un magma riche en silice et pauvre en ferromagnésien donnera une roche riche en minéraux non ferromagnésien

et pauvre en minéraux ferromagnésien.

→ Un magma pauvre en silice et riche en ferromagnésien donnera une roche riche en minéraux ferromagnésien

et pauvre en minéraux non ferromagnésien.

Exemple de minéraux ferromagnésien : olivine ; pyroxène