MINERAUX DES ROCHES

Diapositive 1

MINERAUX DES ROCHES

MINERAUX DES ROCHES.Malgr la complexit et la diversit des matriaux de lcorce terrestre un examen trs approfondie rvle une composition relativement simple. Plus de 100 lments chimiques sont connus dont 80lments sont stable.Composition de la croteCrote terrestreElments en tracesinfrieur 1 %Elments majeursplus de 99%OxygneO46.40siliciumSi28.15aluminiumAl8.23ferFe5.63calciumCa4.15sodiumNa2.36potassiumK2.09magnsiumMg2.33Les autres06675%Groupe de minraux form de Si et O constituent 95% du volume de la crote terrestre.Zr P Cr Ni Cu Ag Cette rpartition est applicable la crote terrestreLe noyau est compos de Fe et Ni diffre de la croteLors de la formation de la terre les lments ( Si O) lger ont migrs vers lextrieur, alors que les lments denses se sont concentrs au centre de la terre2Dans la nature les lments chimiques se sont combins pour former le minraux.Minral Un solide inorganique Homogne Cristallis Possdant une composition chimique propre Chaque minral est dfini par sa formule chimique et sa structure cristalline

3Structure cristalline

Etat amorpheSe caractrise par la distribution anarchique des atomes : gaz, liquides, verre.Etat cristallinRalis uniquement dans les solides et se caractrise par une organisation rgulire pratiquement parfaite de la matire selon un rseau tridimensionnel: quartz, halite4MINERAUX DES ROCHES

Halite: ClNaClNa

Cube : 5A Maille = volume lmentaire dont les dimensions sont fixe par celle des atomes concerns5MINERAUX DES ROCHES

Formes cristallinesMINERAUX DES ROCHES.Pour identifier les espces minrales on utilise les critres suivants Formes des cristaux Couleur Eclat Duret Densit Couleur de la trace Clivage Effervescence avec HCl 1/10N Proprits optiques Autres

Couleur

Formes cristalline7

EclatDuretEchelle de MohsMINERAUX DES ROCHES

Couleur de la traceDensitClivagesEffervescence

Proprits optiquesMINERAUX DES ROCHES.Principaux groupes de minrauxClasseAnions dterminantExemplesElment natifOxydes et hydroxydesO et OHHmatite Fe2O3Goethite Fe (OH)3selsCL F Br IHalite NaClCarbonates CO3Calcite CaCO3Sulfures et sulfatesS SO4Galne PbS Gypse SO4CasilicatesSiO4Olivine Mg2, SiO411MINERAUX DES ROCHESSilicatesTous les silicates possdent une structure de base compose des ions Si et O

Dans les minraux les charges doivent tre neutres. Il existe deux faons pour neutraliser les chargesLier les ttradres par leurs oxygnesAjouter des ions positifs: Fe Mg K Ca..12MINERAUX DES ROCHES

NsosilicatesSorosilicatesCyclosilicates

InosilicatesPhyllosilicatestectosilicateFamilles des silicatesolivinePyroxneAmphiboleMicas et ArgilesQuartz et FeldspathBrylEpidoteFe, MgFe, MgFe, FeMg, Mg, CaFe, FeMg, Mg, Ca, K, Na, OH-MINERAUX DES ROCHES

Les carbonatesCest un groupe de minraux quon retrouve frquemment la surface du globe.Les carbonates sont un des principaux constituants des roches sdimentairesIls sont forms par des ions ngatifs (CO3) lis par des ions positifs Ca, Mg Fe..La calcite Ca CO3, les ions (CO3) sont lis par des Ca pour former une structure rhombodrique typique de ce minral.MINERAUX DES ROCHES.Comment se forment les minrauxCristallisation dun liquide qui par refroidissement, passe de ltat liquide ltat solide: leau, magma Prcipitation chimique partir dune solution sursatu par rapport un minral: agates, dpts des cavernes minraux vaporitiquesCristallisation de vapeurs : soufre autour des fumeroles Recristallisation par transformation de minraux prexistants en nouveaux minraux diffrents.15MINERAUX DES ROCHESCristallisation par refroidissement dun magmaUn bon nombre de minraux de la crote cristallisent partir dun magma (roche fondue du manteau ) dont la temprature est >1200C, tous les minraux sont tous ltat liquideSi ce magma est introduit dans la crote il va subir un abaissement de la pression et la temprature .et en se refroidissant les minraux cristallisent lorsquils atteignent la temprature de solidification comme cette temprature de solidification nest pas la mme pour tous les minraux alors ils ne cristallisent pas tous en mme temps et ainsi ils vont cristalliser tour de rle selon leur temprature de cristallisation mesure ce magma se refroidit.

MINERAUX DES ROCHES

MINERAUX DES ROCHES

Au fur et mesure que les minraux cristallisent dans la chambre magmatique les cristaux sdimentent et saccumulent la bases de la chambreIl se produit une sgrgation et les roches issues de la cristallisation du magmas auront des assemblages de minraux diffrents en fonction de leur position dans la chambre magmatique ( bas, milieu, haut) Assemblage olivine et pyroxneAssemblage pyroxne et amphiboleAssemblage amphibole biotite quartzAssemblage des minraux plus froids 18MINERAUX DES ROCHES.

Assemblage ultramafique

Assemblage mafique

OlivinePyroxnePlagioclaseAmphibolePyroxne19MINERAUX DES ROCHESAssemblage intermdiaire

Assemblage felsique

AmphiboleBiotiteQuartzAlbiteMuscoviteFeldspath KQuartzMINERAUX DES ROCHES.Il existe toute sorte de fluide et de solutions, qui circulent dans les roches de la crote la crote terrestre et des profondeurs trs importants

Leur vitesse est trs lent( mais il faut les placer dans le cadre des temps gologiques

Les solutions circulent dans toutes les fractures et peuvent provenir des zones profondes chaudes du manteau ou dexcs de vapeur deau dun magma ou bien deau piges dans les bassins sdimentaires profonds.

Ces solution sont sursatures par rapport certains sels ou minraux, elles vont les prcipiter et donneront naissance aux cristaux que lon trouve dans des veines: or argent plomb

Cristallisation par prcipitation chimique partir dune solution sursature par rapport un minral21MINERAUX DES ROCHESAgates et Godes

Le quartz (SiO2) a t prcipit partir de fluides sursaturs par rapport la slice et circulant dans les formations rocheusesLe quartz prcipitera sur les parois dune cavit pour former une premire couche de cristauxDautres se formeront et leur compostions peut varier do les diffrentes couleursCertaines agates montrent une cavit centrale car les processus de prcipitation na pas t complts jusquau remplissage total de la cavitFormation des dpts de caverneIls sont creuses dans les roches calcaires sous leffet de la dissolution grande chelle par les eaux de pluies qui sont naturellement acides car elles contiennent lacide carbonique H2CO3 . En sinfiltrant dans les fractures elles sagrandissent progressivement finissent par crer tout un rseau de cavernes et galeries souterrains.

Les cavernes23

Stalactites stalagmitesDraperies bouclierssont composs de calcite, plus rarement laragonite et se forment par prcipitation sur les murs et le plancher des cavernes partir des eaux de ruissellement

Les dpts des cavernesMINERAUX DES ROCHES.Leau qui sinfiltre de la surface travers les fractures traverse les calcaires et devient une solution contenant CO2, Ca, HCO3La pression du CO2 contenu dans la solution augmente au fur et mesure que la solution progresse en profondeur (2.7 atmosphre /10m).Lorsque la solution arrive aux parois de la caverne sa pression passe subitement de plusieurs atmosphres a un atmosphre car la caverne communique avec lextrieur do un dgazage du CO2Ca + 2HCO3 CaCO3 + CO2 + H2O123Le dgazage provoque la raction de la gauche vers la droite doLa prcipitation de la calcite

Comment se forment les dpts des cavernes25MINERAUX DES ROCHESMinraux de la squence vaporitiqueSuite de minraux qui prcipitent quand svapore leau de mer

Evaporation la solution devient de plus en plus salineA la salinit normale de leau de de mer; elle est lgrement sursature par rapport au carbonate de calcium Ca CO3 ( Calcite et Aragonite). Ce dernier prcipite naturellement et dpose une couche de cristaux de CaCO3 au fond du bocal.

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..MINERAUX DES ROCHES

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Dans la nature les minraux la prcipitation des minraux vaporitiques se fait grande chelle dans les lagunes et les sebkhas dans les rgions o lvaporation est intense ( rgions arides et dsertiques)Le gros de lalimentation vient de la merLvaporation concentre la solution et les minraux prcipitent au plancher de la lagune

Suite un quilibre qui stablira entre lalimentation de la lagune en eau de mer et lvaporation do une salinit de leau demeure constante

En fonction de cette salinit un minrale qui va prcipit le plus souvent a oscille entre Calcite et gypse.oscille entre calcite et gypseLagunes28MINERAUX DES ROCHES

Les sebkha une autre variante du systme vaporitique o les minraux cristallisent et croissent lintrieur des sdimentsSebkhasCe sont des grandes plaines en bordure de mer daltitude de quelques mtres au dessus de la mer. Elles sont aliments par leau de mer .Lvaporation augmente la salinits des eaux souterraines qui prcipitent les minraux vaporitiques le systme se stabilise au gypse avec parfois halite

Les sebkhas se rencontre aussi loin de la mer partout o la nappe phratique concentre des eaux salines et lvaporation Rose des sablesGains de sable ciments par du gypseMINERAUX DES ROCHES

Dpt de soufre par cristallisation vapeur dans les volcans actifsMINERAUX DES ROCHES

Cycle des rochesLES ROCHES MAGMATIQUES.Les roches magmatiques rsultent de la solidification dun magmaMagma est un liquide silicat temprature lev qui peut contenir des minraux en suspension et des gaz dissous. Il prend naissance lintrieur du globe ( manteau, base de la crote). Et monte vers la surface.

Lorsque le magma atteint la surface il forme un volcan qui contient une chemine partir de laquelle du magma, des dbris de roches solides et des gaz sont jects. Le magma qui arrive la surface est appel lave. Une lave peut scouler comme un flot ject brutalement dans latmosphreLes volcans sont les endroits o lon peut observer directement et tudier les magmas

LaveLES ROCHES MAGMATIQUES.MagmasIls sont caractris par une gamme de composition dont la silice (SiO2) est loxyde le plus importantIls sont caractriss par des tempratures levsIls possdent les proprits de liquide, y compris la capacit de scouler33ROCHES MAGMATIQUES.MagmaComposition des magmasElments majeursSi, Ai, Fe, Ca, Mn Mg, Na, K, H, OSiO2, Al2O3, FeO, CaO, MnO, MgO, Na2 O, K2O, H2OElments mineursMoins de 0.1%Gaz0.2 4%Entrent dans la constitution des Minraux principaux ( minraux de la suite de Bowen)Entrent dans la constitution de certains minraux accessoires sous forme dimpurets.CO2 et H2O (98%) N, Cl, , S Ar (>1%)34ROCHES MAGMATIQUES. Les types de magmas : En fonction de la teneur en siliceMagmas basaltiques SiO2=50%Magmas andsitiques SiO2=60%Magmas rhyolitiques SiO2 > 70%Par solidification donne un basalteBasaltes mis par les volcans 80%Par solidification donne une andsiteAndsites mises par les volcans 10%Par solidification donne une rhyoliteRhyolites mises par les volcans 10%Magmas ultrabasiques (SiO2