Roche ignée
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Bouclier Plate-forme Orogène Bassin Grande province ignée Extended croûte | La croûte océanique: 0-20 Maman 20-65 Ma > 65 Ma |
Roche ignée (provenant des latins Ignis de mot signifiant le feu) est l'un des trois principaux types de roches , les autres étant sédimentaires et les roches métamorphiques . Roche ignée est formé par le refroidissement et solidification du magma ou lave . Roche ignée peut former avec ou sans cristallisation, soit inférieure à la surface en tant que intrusive ( plutonique) rochers ou sur la surface que extrusive ( volcaniques) roches. Ce magma peut être dérivée de la fusion partielle de roches préexistantes soit dans une planète d ' manteau ou la croûte . Typiquement, la fonte est causée par un ou plusieurs des trois processus: une augmentation de la température, une diminution de la pression, ou un changement dans la composition. Plus de 700 types de roches ignées ont été décrites, la plupart d'entre eux ayant formé sous la surface de la Terre la croûte.
Importance géologique
Les roches ignées et métamorphiques constituent 90-95% des 16 premiers km de la croûte de la Terre en volume.
Les roches ignées sont géologiquement important parce que:
- leurs minéraux et de la chimie mondiale donnent des informations sur la composition du manteau, dont certaines roches ignées sont extraites, et les conditions de température et de pression qui ont permis cette extraction et / ou d'autres roches pré-existante qui a fondu;
- leur âge absolues peuvent être obtenus à partir de diverses formes de datation radiométrique et peuvent donc être comparés à géologique adjacente couches, ce qui permet une séquence temporelle des événements;
- leurs caractéristiques sont généralement caractéristiques d'un environnement tectonique spécifique, permettant reconstitutions tectoniques (voir la tectonique des plaques );
- dans certaines circonstances particulières ils accueillent d'importants gisements minéraux ( minerais): par exemple, le tungstène , l'étain et l'uranium sont généralement associés à des granites et diorites, alors que les minerais de chrome et de platine sont généralement associés à gabbros.
Morphologie et réglage
En termes de modes d'apparition, roches ignées peuvent être soit intrusive (plutonique), extrusive ( volcanique) ou hypabyssale.
Intrusif
Roches ignées intrusives sont formés à partir de magma qui refroidit et se solidifie dans la croûte de la planète. Entouré par la roche préexistante (appelé country rock), le magma se refroidit lentement, et par conséquent ces roches sont à grain grossier. Le minéral grains dans ces roches peuvent généralement être identifiés à l'œil nu. Les roches intrusives peuvent également être classés en fonction de la forme et la taille du corps intrusif et sa relation à l'autre formations dans lequel il empiète. Formations intrusives typiques sont BATHOLITES , les stocks, laccolites, seuils et digues.
Les noyaux centraux des grandes chaînes de montagnes sont constituées de roches ignées intrusives, habituellement granit. Lorsqu'il est exposé par l'érosion, ces noyaux (appelés BATHOLITES ) peuvent occuper de vastes zones de la surface de la Terre.
Roches ignées intrusives gros grains qui forment en profondeur dans la croûte sont appelés comme abyssale; roches ignées intrusives qui forment près de la surface sont appelés hypabyssale.
Extrusive
Roches ignées effusives sont formées à la surface de la croûte à la suite de la fusion partielle des roches dans le manteau et la croûte. Extrusive roches ignées refroidir et se solidifier plus rapide que les roches ignées intrusives. Depuis les rochers refroidissent très rapidement, ils sont à grain fin.
La roche fondue, avec ou sans cristaux en suspension et des bulles de gaz, est appelée magma . Il se lève, car il est moins dense que la roche à partir de laquelle il a été créé. Quand le magma atteint la surface de dessous l'eau ou de l'air, il est appelé la lave . Éruptions de volcans dans l'air sont appelés subaérien, alors que ceux qui se produisent sous l'océan sont appelés sous-marin. Les fumeurs noirs et Dorsale basalte sont des exemples de l'activité volcanique sous-marin.
Le volume de roche extrusive éclaté chaque année par les volcans varie avec plaque tectonique. Roche d'Extrusive est produite dans les proportions suivantes:
- limite divergent: 73%
- limite convergente ( zone de subduction): 15%
- hotspot: 12%.
Magma qui éclate d'un volcan se comporte selon son viscosité, déterminée par la température, la composition et la teneur en cristaux. Magma à haute température, qui est de plus en composition basaltique, se comporte d'une manière similaire à l'huile épaisse et, en refroidissant, mélasse. Longues, minces coulées de basalte avec pahoehoe surfaces sont communs. Composition intermédiaire magma comme andésite tend à former des cônes de scories de entremêlés cendres, tuf et de lave, et peut avoir une viscosité similaire à épaisse, le froid mélasse ou même caoutchouc lorsque ont éclaté. Felsique comme magma rhyolite est généralement éclaté à basse température et est jusqu'à 10 000 fois plus visqueux que le basalte. Volcans avec magma rhyolitique couramment éruption explosive, et les flux de lave rhyolitiques sont typiquement de manière limitée et avoir des marges abruptes, parce que le magma est si visqueux.
Magmas felsiques et intermédiaires qui éclatent font souvent violemment, avec des explosions entraînés par la libération de gaz-eau typiquement dissous mais aussi le dioxyde de carbone . Explosive éclaté matériau pyroclastique est appelé téphras et comprend tuf, agglomérer et ignimbrite. Les cendres fines volcanique est également éclaté et les formes ash dépôts tuf qui peuvent couvrir de vastes zones souvent.
Parce que la lave se refroidit et cristallise rapidement, il est à grain fin. Si le refroidissement est si rapide que pour éviter la formation de petits cristaux même après l'extrusion, la roche résultant peut être essentiellement verre (tels que la roche obsidienne). Si le refroidissement de la lave est passé lentement, les roches seraient à grains grossiers.
Parce que les minéraux sont la plupart du temps à grain fin, il est beaucoup plus difficile de distinguer entre les différents types de roches ignées extrusives que entre les différents types de roches ignées intrusives. En règle générale, les constituants minéraux de roches ignées extrusives à grains fins ne peuvent être déterminées par l'examen de sections minces de la roche sous un microscope , de sorte qu'une classification approximative peuvent généralement être faits dans le domaine.
Hypabyssale
Roches ignées hypabyssale sont formées à une profondeur entre la plutoniques et roches volcaniques. Ils sont formés en raison du refroidissement et de la solidification résultante de magma sous la surface de la terre. roches hypabyssale sont moins fréquents que les roches plutoniques ou volcaniques et souvent sous forme digues, seuils, laccolites, lopoliths, ou phacoliths.
Classification
Les roches ignées sont classés en fonction de leur mode d'occurrence, la texture, la minéralogie, la composition chimique, et de la géométrie du corps ignée.
La classification des nombreux types différents de roches ignées peut nous fournir des informations importantes sur les conditions dans lesquelles ils formés. Deux variables importantes utilisées pour la classification des roches ignées sont la taille des particules, qui dépend en grande partie de l'histoire de refroidissement, et la composition minérale de la roche. feldspaths , quartz ou feldspathoïdes, olivines, pyroxènes, amphiboles, et micas sont tous les minéraux importants dans la formation de presque toutes les roches ignées, et ils sont essentiels à la classification de ces roches. Tous les autres minéraux présents sont considérés comme non essentiels dans presque tous les roches ignées et sont appelés minéraux accessoires. Types de roches ignées avec d'autres minéraux essentiels sont très rares, et ces roches rares comprennent ceux avec essentiels carbonates .
Dans une classification simplifiée, types de roches ignées sont séparées sur la base du type de feldspath présent, la présence ou l'absence de quartz , et dans les roches sans feldspath ou du quartz, du type de minerais de fer ou de magnésium présents. Roches contenant du quartz (silice dans la composition) sont la silice-sursaturé. Rocks avec feldspathoïdes sont la silice-sous-saturée, parce feldspathoïdes ne peuvent pas coexister dans une association stable avec du quartz.
Les roches ignées qui ont cristaux suffisamment grands pour être vus à l'oeil nu sont appelés phanéritique; ceux avec des cristaux trop petits pour être vus sont appelés aphanitique. D'une manière générale, phanéritique implique une origine intrusive; aphanitique un une extrusive.
Une roche ignée, avec de plus grands cristaux clairement discernables noyées dans une matrice plus fine est appelé porphyre. Texture porphyrique se développe lorsque certains des cristaux se forment à la taille considérable avant la masse principale du magma cristallise en plus fine, matériau uniforme.
Nous allons classer les roches ignées sur la base de la texture et de la composition. Texture se réfère à la taille, la forme et la disposition des grains de minéraux ou de cristaux dont la roche est composée.
Texture
La texture est un critère important pour la nomination de roches volcaniques. Le texture des roches volcaniques, y compris la taille, la forme, l'orientation et la distribution des minéraux céréales et les relations entre les grains, permettra de déterminer si la roche est appelée tuf, un lave pyroclastique ou d'une simple lave .
Cependant, la texture est qu'un rôle subalterne de classer les roches volcaniques, que le plus souvent il faut information chimique glanées à partir de roches avec une très fine groundmass ou airfall de tufs, qui peuvent être formés à partir de cendres volcaniques.
Critères de texture sont moins critiques dans la classification des roches intrusives où la majorité des minéraux sera visible à l'œil nu ou au moins à l'aide d'une loupe, loupe ou un microscope. Les roches plutoniques ont également tendance à être moins la texture variée et moins sujettes à l'obtention des tissus structurels. Termes de texture peuvent être utilisés pour différencier les différentes phases intrusives de grande plutons, par exemple marges porphyriques à grands corps intrusifs, des stocks de porphyre et subvolcanique digues (apophyses). Classification minéralogique est plus souvent utilisé pour classer les roches plutoniques. Classifications chimiques sont préférés pour classer les roches volcaniques, avec des espèces de phenocryst utilisés comme un préfixe, par exemple «olivine portant picrite» ou «rhyolite porphyrique-orthose".
- voir aussi Liste des textures de roches et de Textures ignées
classification chimique
Les roches ignées peuvent être classés en fonction de paramètres chimiques ou minéralogiques:
Chemical: teneur totale alcali-silice ( TAS schéma) pour classement de roche volcanique utilisée lorsque modal ou données minéralogique ne est pas disponible:
- roches ignées felsiques contenant une forte teneur en silice supérieure à 63% de SiO 2 (exemples granit et rhyolite)
- roches ignées intermédiaires contenant entre 52 à 63% de SiO 2 (exemple andésite et dacite)
- roches ignées mafiques ont faible teneur en silice de 45 à 52% et généralement élevée en fer - teneur en magnésium (par exemple gabbro et basalte )
- ultramafiques roches ignées rock avec moins de 45% de silice. (Exemples picrite, komatiite et péridotite)
- roches ignées alcalines avec 5 à 15% alcalin (K 2 O + Na 2 O) ou avec un contenu rapport molaire de l'alcali à la silice supérieur à 1: 6. (Exemples phonolite et trachyte)
classification chimique se étend également à différencier les roches qui sont chimiquement similaires selon le schéma TAS, par exemple;
- Ultrapotassique; roches contenant K molaire 2 O / Na 2 O> 3
- Hyperalcalin; roches contenant molaire (K 2 O + Na 2 O) / Al 2 O 3> 1
- Hyperalumineux; roches contenant molaire (K 2 O + Na 2 O) / Al 2 O 3 <1
Un minéralogie idéalisée (la minéralogie normative) peut être calculé à partir de la composition chimique, et le calcul est utile pour les roches trop à grain fin ou trop altérés pour l'identification des minéraux qui se sont cristallisées à partir de la masse fondue. Par exemple, le quartz normatif classe un rocher que la silice-sursaturé; un exemple est rhyolite. Dans une silice ancienne terminologie roches sursaturées ont été appelés silicique ou acide où le SiO 2 était supérieur à 66% et le quartzolite terme de la famille a été appliqué à la plupart des silicique. Un normative feldspathoïde classe un rocher que la silice-sous-saturée; un exemple est néphélinite.
Histoire de classement
En 1902, un groupe de pétrographes américains a proposé que toutes les classifications existantes de roches ignées doivent être jetés et remplacés par une classification «quantitative» basée sur l'analyse chimique. Ils ont montré comment vagues et souvent non scientifique était une grande partie de la terminologie existante et ont fait valoir que la composition chimique d'une roche ignée était sa caractéristique la plus fondamentale, il devrait être élevé au rang de place de choix.
Occurrence géologique, la structure, de constitutions les critères minéralogiques jusqu'ici acceptées pour la discrimination des espèces-roche ont été relégués à l'arrière-plan. L'analyse de rock rempli est le premier à être interprétée en termes de minéraux de roches métamorphiques qui pourraient se attendre à être formé lorsque le magma cristallise, par exemple, feldspaths de quartz, olivine, akermannite, feldspathoïdes, la magnétite, le corindon et ainsi de suite, et les rochers sont divisés en groupes strictement fonction de la proportion relative de ces minéraux à l'autre.
Classification minéralogique
Pour les roches volcaniques, la minéralogie est important dans la classification et la dénomination des laves. Le critère le plus important est le espèces phenocryst, suivis par la minéralogie de groundmass. Souvent, où le groundmass est aphanitique, classification des produits chimiques doit être utilisé pour identifier correctement une roche volcanique.
Contenu minéralogiques - felsique contre mafique
- roches felsiques, plus forte teneur en silicium , avec une prédominance de quartz, alcalin de feldspath et / ou feldspathoïdes: les minéraux felsiques; ces roches (par exemple, le granit, rhyolite) sont généralement de couleur claire, et ont une faible densité.
- mafique rock, moindre teneur en silicium par rapport aux roches felsiques, avec une prédominance de minéraux mafiques pyroxènes, olivines et calcique plagioclase; ces roches (par exemple, le basalte, gabbro) sont généralement de couleur foncée, et ont une densité supérieure à celle des roches felsiques.
- roche ultramafique, plus faible teneur en silicium, avec plus de 90% de minéraux mafiques (par exemple, dunite).
Pour intrusive, et généralement plutonique roches ignées phanéritique où tous les minéraux sont visibles au moins par microscope, la minéralogie est utilisé pour classer la roche. Cela se produit généralement sur diagrammes ternaires, où les proportions relatives des trois minéraux sont utilisés pour classer la roche.
Le tableau suivant est simple subdivision des roches ignées selon la fois à leur composition et le mode d'apparition.
| Composition | ||||
|---|---|---|---|---|
| Mode de survenance | Felsique | Intermédiaire | Mafique | Ultramafique |
| Intrusif | Granit | Diorite | Gabbro | Péridotite |
| Extrusive | Rhyolite | Andésite | Basalte | Komatiite |
| Roche formant silicates essentiels | ||||
|---|---|---|---|---|
| Felsique | Intermédiaire | Mafique | Ultramafique | |
| Grain grossier | Granit | Diorite | Gabbro | Péridotite |
| Grain moyen | Diabase | |||
| Grain fin | Rhyolite | Andésite | Basalte | Komatiite |
Pour une classification plus détaillée, voir QAPF schéma.
Exemple de classification
Granite est une roche ignée intrusive (cristallisé en profondeur), avec la composition felsique (riche en silice et principalement le quartz , plus riche en potassium feldspath , plus riche en sodium plagioclase) et phanéritique, texture subeuhedral (minéraux sont visibles à l'œil nu et couramment certains d'entre eux conservent des formes cristallographiques originaux).
Magma origination
Écorce terrestre moyenne d'environ 35 kilomètres d'épaisseur sous les de la Terre continents , mais seulement quelques moyennes 7-10 km sous la océans. La croûte continentale se compose principalement de roches sédimentaires reposant sur sous-sol cristallin formé d'une grande variété de roches métamorphiques et ignées y compris granulite et de granit. La croûte océanique est principalement composée de basalte et gabbro. Les deux autres croûte continentale et océanique sur péridotite du manteau.
Les roches peuvent fondre en réponse à une diminution de la pression, à un changement de composition telle qu'une addition d'eau, à une augmentation de température, ou à une combinaison de ces procédés.
D'autres mécanismes, comme la fonte de l'impact d'une météorite, sont moins importantes aujourd'hui, mais impacts pendant accrétion de la Terre a mené à une vaste fusion, et les extérieurs plusieurs centaines de kilomètres de notre Terre primitive était probablement un océan de magma. Impacts des grandes météorites dans quelques dernières 100.000.000 années ont été proposés comme mécanisme responsable de la vaste magmatisme basaltique de plusieurs grandes provinces ignées.
Décompression
Décompression fusion est dû à une diminution de la pression. Le températures de solidus de la plupart des roches (les températures en dessous de laquelle ils sont complètement solide) augmentent avec l'augmentation de pression en l'absence d'eau. Péridotite en profondeur dans le Le manteau de la Terre peut être plus chaud que sa température de solidus à un certain niveau profond. Si telle roche se élève au cours de la convection du manteau solide, il va refroidir légèrement lorsqu'il se dilate dans un processus adiabatique, mais le refroidissement est seulement d'environ 0,3 ° C par kilomètre. Des études expérimentales de appropriée échantillons de péridotite documentent que l'augmentation des températures de solidus de 3 ° C à 4 ° C par kilomètre. Si la roche se élève assez loin, il va commencer à fondre. Melt gouttelettes peuvent se fondre en des volumes plus importants et être pénétré vers le haut. Ce processus de fusion du mouvement vers le haut du manteau solide est critique dans l'évolution de la Terre.
Décompression fusion crée la croûte océanique au dorsales médio-océaniques. Il provoque également volcanisme intraplaque dans les régions telles que l'Europe, l'Afrique et le plancher de la mer Pacifique. Là, il est diversement attribuée soit à la hausse des panaches mantelliques (le «hypothèse Plume») ou à l'extension intraplaque (le «hypothèse de plaque»).
Influence de l'eau et du dioxyde de carbone
Le changement de composition la plus responsable de la création de magma de roche est l'addition d'eau. Abaisse l'eau température de solidus de roches à une pression donnée. Par exemple, à une profondeur d'environ 100 kilomètres, péridotite commence à fondre à proximité de 800 ° C en présence d'un excès d'eau, mais à proximité ou au-dessus d'environ 1500 ° C en l'absence d'eau. L'eau est chassé du océanique lithosphère les zones de subduction, et il provoque une fusion dans le manteau sus-jacente. Magmas hydratés de composition de basalte et d'andésite sont produites directement et indirectement que les résultats de déshydratation pendant le processus de subduction. Ces magmas et ceux issus de leur accumulation arcs insulaires tels que ceux de la Anneau de feu du Pacifique. Ces magmas forment les roches de la série calco-alcaline, une partie importante de la croûte continentale .
L'addition de dioxyde de carbone est une cause relativement beaucoup moins importante de la formation de magma de l'addition d'eau, mais la genèse de certaines magmas de silice-sous-saturée a été attribuée à la domination de dioxyde de carbone sur l'eau dans leurs régions d'origine du manteau. En présence de dioxyde de carbone, des expériences documentent que la température de solidus péridotite diminue d'environ 200 ° C dans un intervalle étroit de pression à des pressions correspondant à une profondeur d'environ 70 km. À de plus grandes profondeurs, le dioxyde de carbone peut avoir plus d'effet: à des profondeurs d'environ 200 km, les températures de fusion initial d'une composition de péridotite gazeuses étaient déterminés à être de 450 ° C à 600 ° C inférieur à celui de la même composition sans dioxyde de carbone. Les magmas de types de roches tels que néphélinite, carbonatite, et kimberlite sont parmi celles qui peuvent être obtenues après un afflux de dioxyde de carbone dans le manteau à des profondeurs supérieures à environ 70 km.
Augmentation de la température
Augmentation de la température est le mécanisme le plus typique pour la formation de magma au sein croûte continentale. Ces augmentations de température peuvent se produire en raison de l'intrusion de magma vers le haut du manteau. Les températures peuvent également dépasser la solidus d'une roche de la croûte dans la croûte continentale épaissie par compression à une limite de plaque . La limite de la plaque entre les masses continentales indiennes et asiatiques offre un exemple bien étudié, que le Plateau tibétain, juste au nord de la frontière croûte a environ 80 kilomètres d'épaisseur, environ deux fois l'épaisseur de la croûte continentale normale. Des études sur électrique déduite de résistivité données magnétotelluriques ont détecté une couche qui semble contenir silicate fondre et qui se étend sur au moins 1000 km dans la croûte milieu le long de la marge sud du plateau tibétain. Granit et rhyolite sont les types de roche ignée souvent interprétées comme des produits de fusion de la croûte continentale en raison de l'augmentation de la température. Les hausses de température peuvent également contribuer à la fonte des lithosphère traîné vers le bas dans un zone de subduction.
Magma évolution
La plupart des magmas ne fondent entièrement pour de petites parties de leur histoire. Plus généralement, ils sont à l'état fondu et des mélanges de cristaux, et parfois aussi de bulles de gaz. Faire fondre, cristaux, et des bulles ont généralement des densités différentes, et donc ils peuvent se séparer que magmas évoluent.
Comme le magma se refroidit, minéraux typiquement cristalliser à partir de la masse fondue à des températures différentes ( cristallisation fractionnée). Comme minéraux cristallisent, la composition de la masse fondue résiduelle change typiquement. Si des cristaux se séparent de la fonte, le liquide résiduel sera différent dans la composition du magma parent. Par exemple, un magma de composition gabbroïque peut produire une masse fondue résiduelle granitique composition si tôt cristaux formés sont séparés du magma. Gabbro peut avoir un température de liquidus de 1200 ° C près, et granit composition de dérivé fusion peuvent avoir une température aussi basse qu'environ 700 ° C de liquidus. Éléments incompatibles sont concentrées dans les derniers résidus de magma pendant la cristallisation fractionnée et dans les premières masses fondues produites lors de la fusion partielle: soit procédé peut former le magma qui cristallise à pegmatite, un type de roche couramment enrichi en éléments incompatibles. Série de réactions de Bowen est important pour comprendre la séquence idéalisée de cristallisation fractionnée d'un magma.
Magma composition peut être déterminée par des procédés autres que la fusion partielle et la cristallisation fractionnée. Par exemple, magmas interagissent fréquemment avec des pierres qu'ils recoupent, à la fois par la fusion de ces roches et par réaction avec eux. Les magmas de différentes compositions peuvent mélanger avec une autre. Dans de rares cas, peuvent fond séparer en deux masses fondues non miscibles de compositions contrastées.
Il ya relativement peu de minéraux qui sont importants dans la formation de roches ignées communes, parce que le magma à partir de laquelle les minéraux cristallisent est riche en seulement certains éléments: le silicium , l'oxygène , l'aluminium , le sodium , le potassium , le calcium , le fer et le magnésium . Ce sont les éléments qui se combinent pour former le silicates, qui représentent plus de quatre-vingt dix pour cent de toutes les roches ignées. La chimie des roches ignées se exprime différemment pour les éléments majeurs et mineurs et oligo-éléments. Teneurs en éléments majeurs et mineurs sont classiquement exprimées en oxydes pour cent en poids (par exemple, 51% de SiO 2, et 1,50% de TiO 2). L'abondance d'oligo-éléments sont habituellement exprimées en parties par million en poids (par exemple, 420 ppm de Ni, et 5,1 ppm Sm). Le terme «élément de trace" est habituellement utilisé pour les éléments présents dans la plupart des roches à l'abondance de moins de 100 ppm ou plus, mais certains oligo-éléments peut être présent dans certaines roches au abondance supérieures à 1000 ppm. La diversité des compositions rock a été définie par une énorme masse de données analytiques-plus de 230 000 analyses de roche peut être consulté sur le web à travers un site parrainé par la National Science Foundation des États-Unis (voir le Lien externe à EarthChem).
Étymologie
Le mot «ignée» est dérivé du latin ignis, qui signifie «de feu». Les roches volcaniques sont nommés d'après Vulcain, le Roman nom pour le dieu du feu. Les roches intrusives sont également appelées roches plutoniques "", nommé d'après Pluton, le dieu romain de la pègre.
