Cours de Géosciences - Licence première année Université Claude Bernard Lyon 1 Document pour la classe inversée

1. La matière dans
l’Univers
Partie 2 : Des éléments aux roches

2. Qu’est-ce qu’une roche ?
ROCHE
Ensemble
d’un ou
plusieurs
minéraux
MINERAL
Ensemble d’un
ou plusieurs types
d’atomes

3. Compositionetstructuredesminéraux

4. Des éléments différents se combinent pour former des composés
Liaisons atomiques
Il existe 3 types de liaisons entre atomes
• Ioniques : empruntent des électrons (Cl emprunte un
électron à Na)
•Covalentes : partage équitable d’électrons (liaisons
entre atomes de C, diamant)
•Métalliques : les électrons sont libres de passer d’un
atome à l’autre
Espèces minérales – Formes cristallinesCompositionetstructuredesminéraux

5. • cubique
• monoclinique
• orthorhombique
• rhomboédrique
+ systèmes triclinique, hexagonal,
quadratique
ab
c a = b = g = 90°
a = b = c
ab
c a = g = 90°; b ≠ 90°
a ≠ b ≠ c
a = b = g = 90°
a ≠ b ≠ c
ab
c
a = b = g ≠ 90°
a = b = c
7 systèmes cristallins
Halite (NaCl)
Gypse
(CaSO4,2H2O
)
Olivine
(Mg, Fe)2 [SiO4]
Quartz
(SiO2)
2.Compositionetstructuredesminéraux
sur leurs caractères cristallographiques
Compositionetstructuredesminéraux

6. La classification des minéraux…
sur leurs caractères chimiques …
• sulfures
• halogénures (chlorures, fluorures, etc.)
• carbonates
• sulfates
• silicates
• éléments natifs Or
Pyrite (FeS2)
Halite (NaCl)
Calcite (CaCO3)
Gypse (CaSO4,2H2O)
Quartz
(SiO2)
Espèces minérales – Formes cristallines2.CompositionetstructuredesminérauxCompositionetstructuredesminéraux

7. Les silicates2.Compositionetstructuredesminéraux
Pourcentage en masse dans les
roches continentales
Compositionetstructuredesminéraux

8. O
S i
Nésosilicates
formés de tétraèdres [SiO4]-4
isolés, reliés par des cations
ex. : olivine, grenat, etc.
Sorosilicates
tétraèdres [SiO4]-4 unis par
deux avec un O commun
Inosilicates
tétraèdres [SiO4]-4 disposés en
chaîne simple (ex. pyroxène),
ou double (ex. amphibole)
Phyllosilicates
tétraèdres [SiO4]-4 disposés en
feuillets
ex. : argiles, micas
Tectosilicates
tétraèdres [SiO4]-4 reliés par
leurs quatre sommets,
tous les O étant communs ex. :
quartz, feldspaths
Cyclosilicates
tétraèdres [SiO4]-4 disposés en
anneau avec des O communs
ex. : tourmaline, émeraude etc.
Les silicates
2.CompositionetstructuredesminérauxCompositionetstructuredesminéraux

9. Lesdifférentestypesderoches
Familles (de roches) ?

10. http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque
Lesdifférentestypesderoches
Le cycle d’une roche
Cours 7
Cours 9
Ce cours

11. Les roches magmatiques
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque
Lesdifférentestypesderoches
Magma solidifié
Gros cristaux
= texture grenue
Pâte vitreuse
petits cristaux
= microlithique
Granite
Basalte

12. Lesdifférentestypesderoches
Les différentes roches magmatiques
Fusion de
La Roche source
Magma Acide Magma Basique
Refroidissement
lent
Refroidissement
rapide
Refroidissement
lent
Refroidissement
rapide
Source
riche en
Silice
Source
pauvre en
Silice
Volcanique VolcaniquePlutonique Plutonique
Granite
Rhyolithe Gabbro Basalte

13. Lesdifférentestypesderoches
Cristallisation fractionnée
Olivine : 30%
de Silice
Silicedansle
magma
Temps
Basique
Acide
Pyroxènes :
40% de Silice

14. http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque
Les roches magmatiques
Lesdifférentestypesderoches
•Acide ou basique selon leur
contenu en Silice
(chimie/minéralogie)
•Volcanique ou plutonique
selon leur mode de mise en
place (texture)
•Différenciées si elles sont
issues de la cristallisation
fractionnée
(chimie/minéralogie)

15. www.pdac.ca
www.pdac.ca
www.ac-rennes.fr
Les roches métamorphiquesLesdifférentestypesderoches
- Degré croissant de métamorphisme +
(P/T°)Boue argileuse
Schiste Gneiss
Déformation
+ fusion (~10%)
Migmatite
fusion
T°>800°C

16. Les roches sédimentaires
Classification selon la genèse
(roches détritiques terrigènes, chimiques, organogènes, résiduelles)
SILICOCLASTIQUES CARBONATÉES ÉVAPORITIQUES AUTRES
carbonées,
siliceuses, etc.
4 principales catégories
Classification selon la composition
4%
1%
80% 15%
Lesdifférentestypesderoches

17. Les roches silicoclastiques
1m
1 cm
10 cm
1 m
site.voila.fr/tpe_de_capra
Lesdifférentestypesderoches

18. Les roches carbonatées
www.ac-poitiers.fr www.ggl.ulaval.ca
Calcaires coquilliers Récifs coralliens
Foraminifères
planctoniques
www.ifremer.fr
Quelques exemples… d’organismes producteurs de CaCO3
Lesdifférentestypesderoches

19. Lesdifférentestypesderoches
?

20. Originedesminérauxetdesroches
Comment passer de la nébuleuse aux premiers g

21. Observations dans la nébuleuse de l’Aigle:
Grains de < 5mm à proximité du centre
Intensitélumineuse
Distance au centre de la nébuleuse
Originedesminérauxetdesroches

22. La séquence de condensation générale… à partir de la nébuleuse
solaire
(gaz enrichi en éléments lourds).
1600 K
1300 K
800 K
1000 K
500 K
175K
150 à
120 K
et hydrates solides NH3 H20, CH4
H20.
H et He ne condensent pas
(les 20 K ne sont pas atteints).
JP Bourseau, UCBL1
Des expériences de condensation de mélanges gazeux et surtout des
calculs thermodynamiques montrent :
Champ du Fer :
1600 à 1300 K
Champ des Silicates
1200 à 400 K
Champ des
glaces :
175 à 120 K
Originedesminérauxetdesroches

23. Originedesminérauxetdesroches

24. La météorite mixte canadienne Giroux
est composée à part égale de silicates et
de métal.
© Royal Ontario Museum.
Coupe de la météorite pierreuse
Homestead.
© Planétarium de Montréal.
Météorite NWA 3119. Une multitude de
petits chondres sphériques sont
visibles dans cette chondrite ordinaire
LL4. © Jeff Kuyken,
Originedesminérauxetdesroches
Petite météorite métallique trouvée à
Penouille, au Québec. © Planétarium
Montréal

25. Originedesminérauxetdesroches

26. Ce zircon est le plus vieil
élément terrestre connu
Valley (2006)
D’après Nutman (2006)
Zircons de Jack Hills (4.4 Ga)
Image environ 200 μm de diamètre
4.4 Ga
Originedesminérauxetdesroches

27. Yuichiro Ueno
Yuichiro Ueno
Rivière Acasta
Orthogneiss avec des enclaves de roches ultramafiques
Les plus vielles roches terrestres… les gneiss d’Acasta
4.06 Ga
Originedesminérauxetdesroches