LA FACULTE
Pétrologie endogène
Objectifs
- Qu'est-ce que la pétrologie endogène ?
La pétrologie endogène est l'étude descriptive et interprétative des roches d'origine profonde. Ces roches sont de deux types :- les roches magmatiques, issues de la solidification d'un magma en profondeur (roches plutoniques) ou en surface (roches volcaniques)
- les roches métamorphiques, issues de la transformation des roches sous l'effet de modifications de la pression et de la température.
Un granitoïde métamorphisé en éclogite montre que la croûte terrestre, bien que peu dense, peut être enfouie jusqu'à plus de 50 km de profondeur lors de la formation des chaînes de montagnes.
- Quels sont les outils de la pétrologie endogène ?
- Le premier outil est l'observation, à l'oeil nu, au microscope polarisant ou encore en microscopie électronique à balayage (MEB). L'observation permet de reconnaître la nature des minéraux constitutifs des roches et d'identifier la texture de la roche, c'est à dire les relations géométriques et chronologiques entre les minéraux permettant d'accéder aux conditions de cristallisation.
La couronne réactionnelle autour du grenat montre que celui-ci se transforme au contact du pyroxène environnant en amphibole et plagioclase
Le microscope polarisant, l'outil de base du pétrologue pour étudier les roches en lame mince. - Le deuxième outil est l'analyse chimique, par exemple à la microsonde électronique. L'analyse chimique permet de déterminer la composition en éléments majeurs, et donc de préciser la nature des minéraux. Les analyses chimiques sont essentielles pour quantifier les conditions de formation des roches.
Microsonde électronique - Le troisième outil est la modélisation thermodynamique. La thermodynamique permet en effet de relier la composition chimique et minéralogique des roches aux conditions de pression et de température de leur formation, et donc de déchiffrer les processus de genèse.
- Le quatrième outil est la pétrologie expérimentale, qui vise à reproduire en laboratoire les processus de formation des roches (par exemple la cristallisation d'une roche magmatique, la transformation d'une roche sédimentaire en roche métamorphique à haute pression et haute température). Elle permet également d'étudier les domaines inaccessibles à l'observation directe, par exemple le manteau profond.
Un four à atmosphère controlée. Porter les matériaux à haute pression et haute température permet de reconstituer leurs conditions de formation dans le globe terrestre.
- Le premier outil est l'observation, à l'oeil nu, au microscope polarisant ou encore en microscopie électronique à balayage (MEB). L'observation permet de reconnaître la nature des minéraux constitutifs des roches et d'identifier la texture de la roche, c'est à dire les relations géométriques et chronologiques entre les minéraux permettant d'accéder aux conditions de cristallisation.
- Qu'apporte l'étude des roches endogènes ?
Les roches endogènes sont une source d'information sur la dynamique de la Terre et des planètes. Elles reflètent en particulier l'évolution des conditions de pression et de température dans le globe terrestre. Ainsi, les domaines magmatiques correspondent-ils à des zones où les conditions thermodynamiques sont modifiées (par exemple, par apport de chaleur ou apport d'eau), de sorte que les roches passent par fusion partielle de l'état solide à l'état liquide.
Dans les domaines métamorphiques, les variations de température et de pression correspondent essentiellement aux variations de profondeur et donc aux déplacements des roches dans le globe terrestre. Elles sont donc essentielles à la compréhension de la déformation de la lithosphère terrestre dans les chaînes de montagnes.
Mais la pétrologie a des applications plus inattendues. Voici trois autres applications de la pétrologie endogène valorisées par les laboratoires nancéiens.- Les météorites sont constituées par des roches endogènes, analogues à celles du noyau, du manteau et de la croûte terrestre. Les étudier, c'est étudier la naissance du système solaire et son évolution. C'est aussi étudier la Terre inaccessible, c'est à dire son passé et ses enveloppes profondes.
Cartographie chimique d'une chondrite. Les chondrites représentent les objets les plus primitifs du système solaire et permettent d'en étudier l'origine.
- Les météorites sont constituées par des roches endogènes, analogues à celles du noyau, du manteau et de la croûte terrestre. Les étudier, c'est étudier la naissance du système solaire et son évolution. C'est aussi étudier la Terre inaccessible, c'est à dire son passé et ses enveloppes profondes.
- Les minerais se forment souvent en environnement profond. L'étude des relations entre les minéralisations et leur encaissant magmatique ou métamorphique est essentielle pour comprendre les conditions de formation des minerais et faire progresser la géologie minière.
Un rubis dans sa gangue de marbre. L'étude pétrographique permet de préciser les conditions de formation du rubis. - Les matériaux industriels (verres, ciments, céramiques...) peuvent être étudiés avec les techniques de la pétrologie expérimentale. Par exemple, dans le cadre des études sur le stockage et la dispersion des polluants, les pétrologues apportent leur savoir-faire en déterminant les meilleures conditions de stabilité des matériaux de stockage.
Le verre industriel, un matériau millénaire pour l'emballage, le vitrage des habitations et des véhicules, le stockage des déchets, et depuis toujours, le verre matériau d'art... - Quel est l'enseignement proposé à Nancy ?
L'enseignement proposé au niveau Licence dans les filières générales de l'Université de Lorraine comprend la présentation des roches endogènes magmatiques et métamorphiques, de leurs classifications, des processus de formation et des techniques d'analyse des roches. Il s'appuie sur une approche thermodynamique de la pétrologie qui permet de relier la composition chimique et minéralogique des roches aux conditions de pression et de température de leur formation. L'intérêt de la pétrologie pour l'étude de la dynamique du globe est souligné notamment à travers les travaux pratiques et dirigés en salle et sur le terrain.
Les pétrologues nancéens interviennent également dans la licence professionnelle Verre co-pilotée par l'EEIGM, l'Ecole Nationale Supérieure des Arts de Nancy et l'Ecole d'Architecture de Nancy.
Les applications de la pétrologie présentées au niveau Master (spécialité Géosciences et Ressources) reflètent la recherche nancéienne en géodynamique (dynamique des chaînes de montagnes, magmatologie), cosmochimie-planétologie, gestion des ressources (minerais, gitologie) et en environnement (stabilisation des polluants).
Intervenants
- Lyderic France
- Régine Mosser-Ruck
- Alexandre Tarantola
- Antonin Richard
- Régine Mosser Ruck
- Aurélien Eglinger
Documentation
- Modules : LCTE 1.U01, 1.U06, 1.U10, 2.U08, 2.U11, 2.U15, 2.U18, 3.U01, 3.U02, 3.U05, 3.U06, 3.U07, 3.U11
MS7-6, MS.9-2, MS9-5, MS9.12, MS9.13 - Liens utiles :
- Bibliographie
- Chamley H. (1987) Sédimentologie. Ed. Dunod
- Bonin B (1998) Pétrologie endogène. Dunod
- Nicolas A. (1990) Les montagnes sous la mer. Editions du BRGM
- Juteau T. & Maury R. (1997) Géologie de la croûte océanique. Masson
- Bardintzeff J.M. (1992) Volcanologie. Masson
- Méhier B. (1995) Magmatisme et Tectonique des plaques.
- McKenzie W.S. & Guilford C. (2001) Atlas de pétrographie - Dunod
- Mac Kenzie W.S. & Guilford C. (1995) Atlas des Roches magmatiques. Masson
- Bard J.P. Textures des roches magmatiques et métamorphiques. Masson
- Kornprobst, J. (1996) Roches métamorphiques et leur signification géodynamique. Masson
- Barbey, P., Libourel, G. (2003) Les relations de phase et leurs applications. Editions Scientifiques GB
- Spear, F. (1993) Metamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-time paths. Mineralogical Society of America
- Wilson M. (1989) Igneous petrogenesis. Chapman & Hall
- G. Boillot, C. Coulon (1998) La déchirure continentale et l'ouverture océanique. Ed Gordon and Breach