Composition chimique de la lithosphère - Cours de SVT Première avec Maxicours

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Composition chimique de la lithosphère

Objectif
Le globe terrestre est organisé en couches qui s'échelonnent jusqu'à 6 300 km de profondeur. Actuellement, seuls les matériaux de la lithosphère (croûte terrestre et manteau supérieur) sont accessibles à l'observation directe grâce aux chaînes de montagne et au volcanisme qui mettent au jour des roches « remontées » en surface.
Bien que les forages actuels ne soient pas suffisamment profonds (environ 15 km de profondeur) pour atteindre le manteau externe, comment peut-on véritablement analyser des échantillons ?
Quelles sont donc les roches représentatives de la lithosphère ?

 

1. Composition de la croûte continentale
Les nombreux bassins sédimentaires, comme le bassin Parisien, ou les roches continentales qui affleurent à la surface ne sont pas représentatifs de la composition globale de la croûte continentale. En effet, les roches sédimentaires (2,5 km de profondeur en tout) masquent un socle continental (30 à 65 km de profondeur). Les sédiments comme le calcaire, l'argile, le grès, accessibles par forage, sont présents uniquement en couches minces. La composition chimique du socle continental est en revanche beaucoup plus représentative de la croûte continentale.
Les principales roches recueillies sont des granites et des diorites.

Caractéristiques du granite :

C'est une roche totalement cristallisée, c'est-à-dire formée de cristaux visibles ici à l'œil nu (mais de taille variable) (cristal : minéral à structure atomique ordonnée ; minéral : composé naturel non organique de composition chimique définie). On parle de roche à texture grenue.
Il possède une composition chimique (ou minéralogique) homogène : la silice est présente de manière importante sous forme de feldspaths (silicate d'aluminium) et de quartz (silice pure cristallisée). L'abondance de silice sert à la formation des différents silicates et les excès se retrouvent sous forme de quartz.
Il existe deux types de feldspaths : feldspath potassique (l'orthose) et feldspath plagioclase (riche en sodium et calcium).
Des micas sont également présents (silicate d'alumine) en quantité limitée : mica noir seul (biotite) ou associé au mica blanc (muscovite).

En résumé, l'analyse précise du granite donne la composition chimique suivante : silice (70 %), alumine (14,5 %), alcalins (8,6 %), fer (3 %), calcium (2,6 %) et magnésium (1 %).
2. Composition de la croûte océanique
Seuls les forages des planchers océaniques permettent l'analyse d'échantillons : la roche caractéristique est le basalte.

Caractéristiques du basalte :

Il est constitué de cristaux enchâssés dans une matrice amorphe de verre (substance non cristallisée issue du refroidissement rapide du magma).

Certains cristaux sont visibles à l'œil nu : les phénocristaux ; d'autres ne le sont qu'au microscope : ceux de forme allongée sont les microlites. On dit alors que le basalte possède une texture microlitique.
Parmi les phénocristaux, on distingue le pyroxène (silicate de fer, de magnésium et de calcium) et les péridots (minéraux ferro-magnésien) comme l'olivine (silicate de couleur vert).
Les microlites sont constitués de feldspaths plagioclases.

Cette roche basaltique recouvre des roches grenues : les gabbros (même composition minérale que le basalte, mais entièrement cristallisée). Gabbros et basalte ne diffèrent donc que par leur texture.

Comparées au granite, ces deux roches sont plus pauvres en silice. Celle-ci est entièrement utilisée pour la formation des silicates, ce qui explique l'absence de quartz.

3. Composition du manteau supérieur
Cette couche du globe est inaccessible directement, mais on dispose d'échantillons provenant du manteau. En effet, certains magmas, en remontant à la surface, entraînent avec eux des fragments. Les échantillons du manteau se retrouvent ainsi emportés par les liquides basaltiques lors de leur ascension, et se retrouvent dans les projections ou les coulées de basalte.
Le manteau supérieur est composé de péridotites, roches grenues à base de pyroxènes et de péridots qui constituent 90 à 100 % de la roche.
L'analyse précise de la péridotite donne la composition chimique suivante : silice (44 %), magnésium (42 %), fer (8,5 %), calcium (3 %), alumine (2 %) et alcalins (0,3 %).
Ces roches se distinguent par leur richesse en fer et magnésium.

 

L'essentiel

La lithosphère est donc essentiellement composée de granites et de basaltes, c'est-à-dire de roches grenues et microlitiques.
L'analyse des roches lithosphériques qui nous parviennent montre qu'il faut distinguer la croûte continentale et la croûte océanique.
La croûte continentale, riche en silice, se compose de roches grenues comme le granite ; la croûte océanique, plus pauvre en silice, est essentiellement formée de roches microlitiques comme le basalte.

Au niveau inférieur aux deux précédentes croûtes, le manteau supérieur contient, en plus de la silice, du fer et du magnésium en quantité importante sous forme de péridotites.

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