La formation des roches magmatiques
Les roches magmatiques se forment par refroidissement et solidification d'un magma. Le lieu et la vitesse de refroidissement influencent la taille des cristaux et la structure de la roche. En SVT 2AC, l'observation du basalte, du gabbro et du granite permet de reconstruire des conditions de formation.
À la fin de ce chapitre, vous saurez
- Distinguer roche et minéral
- Reconnaître structures grenue et microlitique
- Relier refroidissement et taille des cristaux
- Comparer basalte, gabbro et granite
- Expliquer la formation des roches aux dorsales
- Utiliser un modèle avec ses limites
PrérequisMagma et lave · Dorsales et subduction · Observation à l'œil nu et au microscope
Un bon cours, ça se partage.
Que révèle l'observation d'une roche ?
Situation de départ : un basalte semble sombre et compact, alors qu'un granite présente des grains visibles de couleurs différentes. Pourquoi ces différences ? On observe d'abord les constituants à l'œil nu, puis on étudie une photographie microscopique. La seule couleur ne permet pas de reconstituer le refroidissement.
Définition
Minéral : Constituant naturel d'une roche possédant une composition et une organisation propres. Un cristal est une portion de matière dont les constituants sont organisés de façon régulière.
Définition
Roche magmatique : Roche produite par solidification d'un magma ou d'une lave. Elle peut contenir des cristaux et, dans certains cas, du verre non cristallisé.
Une roche est généralement un assemblage de constituants. Le granite montre souvent du quartz, des feldspaths et des micas. Basalte et gabbro contiennent notamment plagioclases et pyroxènes, parfois olivine. Le quartz n'est donc pas un minéral obligatoire de toutes les roches magmatiques.
Comment distinguer les structures grenue et microlitique ?
Définition
Structure grenue : Structure d'une roche entièrement cristallisée, dont les cristaux sont généralement visibles à l'œil nu et imbriqués les uns dans les autres.
Définition
Structure microlitique : Structure comprenant de très petits cristaux, les microlites, parfois de plus gros cristaux, et souvent du verre. Elle caractérise de nombreuses roches volcaniques comme le basalte.
| Roche | Structure habituelle étudiée | Conditions de formation |
|---|---|---|
| Basalte | Microlitique | Refroidissement final rapide en surface |
| Gabbro | Grenue | Refroidissement lent en profondeur |
| Granite | Grenue | Refroidissement lent en profondeur |
Attention
Les termes grenue et microlitique décrivent une organisation des constituants, pas une couleur. Un cristal présent dans une roche n'implique pas que toute la roche ait refroidi lentement.
Pourquoi la vitesse de refroidissement change-t-elle la taille des cristaux ?
Quand un magma refroidit lentement, ses constituants ont davantage de temps pour s'organiser et les cristaux peuvent grandir. Si le refroidissement est rapide, les cristaux restent petits. Un refroidissement très rapide peut empêcher une partie de la matière de cristalliser : elle forme du verre.
Interpréter une expérience modèle
Documents pédagogiques : un matériau cristallisable identique est refroidi dans deux conditions, A lentement et B rapidement.
- A présente de plus gros cristaux que B.
- La vitesse de refroidissement est la variable comparée ; quantité et composition doivent être identiques.
- Le résultat illustre le lien vitesse-taille, mais le matériau modèle n'est pas un magma naturel.
Méthode
Construire une conclusion
- Décrire la taille et la présence des cristaux.
- Comparer les conditions de refroidissement.
- Relier refroidissement lent à croissance des cristaux.
- Préciser ce que le document ne montre pas : composition exacte et histoire complète.
Comment un même magma peut-il produire basalte ou gabbro ?
Un magma de composition basaltique refroidi lentement en profondeur peut former un gabbro, entièrement cristallisé. S'il atteint la surface, son refroidissement final rapide donne un basalte à structure microlitique. Les deux roches peuvent donc avoir une composition globale voisine et des structures différentes.
Des gros cristaux inclus dans un basalte peuvent témoigner d'une première étape de refroidissement en profondeur. Les microlites et le verre traduisent ensuite un refroidissement plus rapide. La roche conserve ainsi des indices d'une histoire en plusieurs étapes.
Attention
Le granite n'est pas simplement du basalte refroidi plus lentement. Granite et gabbro ont tous deux une structure grenue, mais leurs compositions minéralogiques diffèrent.
Méthode
Reconstituer une histoire de refroidissement
- Identifier les gros cristaux, les microlites et le verre sur la planche.
- Relier les gros cristaux à une croissance antérieure plus lente.
- Relier les microlites et le verre à un refroidissement final plus rapide.
- Conclure sur le trajet du magma sans confondre structure et composition minéralogique.
Où se forment ces roches dans le cadre des plaques ?
À une dorsale, des magmas basaltiques alimentent des laves en surface et des masses en profondeur. Basalte et gabbro participent à la construction de la croûte océanique. Aux zones de subduction, le magmatisme peut aussi produire des roches volcaniques et des roches plutoniques ; toutes les roches volcaniques ne sont pas des basaltes.
Définition
Pluton : Masse de roche magmatique formée par solidification en profondeur. Son apparition à l'affleurement peut résulter de l'érosion des terrains qui la recouvraient.
Au voisinage d'un magma intrusif, la chaleur peut transformer les roches encaissantes à l'état solide : c'est le métamorphisme de contact. Ces roches transformées ne deviennent pas pour autant des roches magmatiques si elles n'ont pas fondu.
Comment identifier une roche sans conclure trop vite ?
Méthode
Observer un échantillon
- Décrire les grains visibles, leur taille et leur disposition.
- Repérer au microscope les microlites et le verre éventuel.
- Identifier des minéraux lorsque le document le permet.
- Proposer une structure puis des conditions de refroidissement, en distinguant observation et interprétation.
Une observation complète combine texture, minéraux et contexte géologique. Une roche sombre avec de gros cristaux peut être un gabbro ; « sombre » seul ne suffit pas. Les manipulations de matériaux chauffés relèvent d'un protocole encadré par le professeur.
Questions fréquentes
Pourquoi un basalte contient-il parfois de gros cristaux ?
Quelle différence entre basalte et gabbro ?
Pourquoi le granite possède-t-il de gros cristaux ?
Qu'est-ce qu'une structure microlitique ?
Le granite est-il du basalte refroidi lentement ?
Comment une roche formée en profondeur devient-elle visible ?
Quiz : 14 questions sur ce chapitre
14 questions tirées au hasard parmi les 14 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.
Q1Une roche magmatique vient :
Réponse incorrecte
Elle résulte du refroidissement et de la solidification d'un magma.
Bonne réponse : D’un magma solidifié
Elle résulte du refroidissement et de la solidification d'un magma.
Q2Le quartz est :
Réponse incorrecte
Un minéral peut être l'un des constituants d'une roche.
Bonne réponse : Un minéral
Un minéral peut être l'un des constituants d'une roche.
Q3Le gabbro a habituellement une structure :
Réponse incorrecte
Il cristallise lentement en profondeur et contient des cristaux visibles.
Bonne réponse : Grenue
Il cristallise lentement en profondeur et contient des cristaux visibles.
Q4Le basalte étudié est généralement :
Réponse incorrecte
Son refroidissement final rapide produit de nombreux petits cristaux.
Bonne réponse : Microlitique
Son refroidissement final rapide produit de nombreux petits cristaux.
Q5Un refroidissement lent favorise :
Réponse incorrecte
Les constituants disposent de plus de temps pour s'organiser.
Bonne réponse : La croissance de cristaux
Les constituants disposent de plus de temps pour s'organiser.
Q6Le verre d'une roche est :
Réponse incorrecte
Un refroidissement très rapide peut empêcher l'organisation cristalline.
Bonne réponse : Une matière non cristallisée
Un refroidissement très rapide peut empêcher l'organisation cristalline.
Q7Granite et gabbro partagent souvent :
Réponse incorrecte
Ils refroidissent lentement mais leur composition minéralogique diffère.
Bonne réponse : Une structure grenue
Ils refroidissent lentement mais leur composition minéralogique diffère.
Q8Les microlites sont :
Réponse incorrecte
On les reconnaît surtout à l'observation microscopique.
Bonne réponse : De très petits cristaux
On les reconnaît surtout à l'observation microscopique.
Q9Basalte et gabbro participent à :
Réponse incorrecte
Le magmatisme de dorsale construit notamment ces roches.
Bonne réponse : La croûte océanique
Le magmatisme de dorsale construit notamment ces roches.
Q10Un pluton se forme :
Réponse incorrecte
C'est une masse intrusive solidifiée sous la surface.
Bonne réponse : En profondeur
C'est une masse intrusive solidifiée sous la surface.
Q11Pour identifier une roche, il faut :
Réponse incorrecte
Des roches différentes peuvent présenter des couleurs proches.
Bonne réponse : Observer les minéraux et la structure
Des roches différentes peuvent présenter des couleurs proches.
Q12Le métamorphisme de contact transforme les roches :
Réponse incorrecte
Une transformation solide ne correspond pas à la solidification d'un magma.
Bonne réponse : À l’état solide sous l’effet de la chaleur
Une transformation solide ne correspond pas à la solidification d'un magma.
Q13Des gros cristaux et des microlites dans un basalte peuvent indiquer :
Réponse incorrecte
Une phase lente forme les gros cristaux ; une phase finale rapide produit les petits cristaux et parfois du verre.
Bonne réponse : Deux étapes de refroidissement
Une phase lente forme les gros cristaux ; une phase finale rapide produit les petits cristaux et parfois du verre.
Q14Le verre dans une roche correspond à :
Réponse incorrecte
Le refroidissement peut être trop rapide pour que toute la matière s'organise en cristaux.
Bonne réponse : Une matière sans organisation cristalline
Le refroidissement peut être trop rapide pour que toute la matière s'organise en cristaux.
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Le chapitre est à revoir en entier
Ne recommencez pas le quiz tout de suite : relisez d'abord tout le cours, en refaisant sur votre cahier chaque exemple guidé au lieu de le lire. Enchaînez avec les exercices « facile », correction masquée, puis revenez ici. C'est en une seule séance de travail que la note change.
À revoir : 14 questions manquées
Une roche magmatique vient :
Bonne réponseD’un magma solidifié
Elle résulte du refroidissement et de la solidification d'un magma.
Le quartz est :
Bonne réponseUn minéral
Un minéral peut être l'un des constituants d'une roche.
Le gabbro a habituellement une structure :
Bonne réponseGrenue
Il cristallise lentement en profondeur et contient des cristaux visibles.
Le basalte étudié est généralement :
Bonne réponseMicrolitique
Son refroidissement final rapide produit de nombreux petits cristaux.
Un refroidissement lent favorise :
Bonne réponseLa croissance de cristaux
Les constituants disposent de plus de temps pour s'organiser.
Le verre d'une roche est :
Bonne réponseUne matière non cristallisée
Un refroidissement très rapide peut empêcher l'organisation cristalline.
Granite et gabbro partagent souvent :
Bonne réponseUne structure grenue
Ils refroidissent lentement mais leur composition minéralogique diffère.
Les microlites sont :
Bonne réponseDe très petits cristaux
On les reconnaît surtout à l'observation microscopique.
Basalte et gabbro participent à :
Bonne réponseLa croûte océanique
Le magmatisme de dorsale construit notamment ces roches.
Un pluton se forme :
Bonne réponseEn profondeur
C'est une masse intrusive solidifiée sous la surface.
Pour identifier une roche, il faut :
Bonne réponseObserver les minéraux et la structure
Des roches différentes peuvent présenter des couleurs proches.
Le métamorphisme de contact transforme les roches :
Bonne réponseÀ l’état solide sous l’effet de la chaleur
Une transformation solide ne correspond pas à la solidification d'un magma.
Des gros cristaux et des microlites dans un basalte peuvent indiquer :
Bonne réponseDeux étapes de refroidissement
Une phase lente forme les gros cristaux ; une phase finale rapide produit les petits cristaux et parfois du verre.
Le verre dans une roche correspond à :
Bonne réponseUne matière sans organisation cristalline
Le refroidissement peut être trop rapide pour que toute la matière s'organise en cristaux.
Exercices corrigés
9 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.
Exercice 1
FacileLe quartz est-il une roche ou un minéral ? Et le granite ?
Correction
Le quartz est un minéral. Le granite est une roche composée notamment de quartz, feldspaths et micas.
Exercice 2
FacileUne roche est entièrement composée de cristaux visibles imbriqués. Nommer sa structure et le refroidissement associé.
Correction
Structure grenue, compatible avec un refroidissement lent en profondeur. La structure seule ne permet pas de choisir entre granite et gabbro.
Exercice 3
FacileOn observe des petits bâtonnets cristallins dans une matière non cristallisée. Nommer les deux constituants et la structure.
Correction
Les petits cristaux sont des microlites ; la matière non cristallisée est du verre. L'ensemble correspond à une structure microlitique.
Exercice 4
MoyenPour comparer deux vitesses de refroidissement, quelles autres conditions faut-il garder identiques ?
Correction
Même matériau et même composition, quantités comparables, état initial et protocole d'observation comparables. Sinon la taille peut varier pour une autre raison.
Exercice 5
MoyenUn magma basaltique refroidit dans un réservoir ou s'écoule à la surface. Associer gabbro et basalte aux deux trajets.
Correction
Réservoir : gabbro, refroidissement lent, structure grenue. Surface : basalte, refroidissement final rapide, structure microlitique.
Exercice 6
MoyenUn basalte contient de gros cristaux, des microlites et du verre. Proposer une histoire simplifiée.
Correction
Une première phase permet la croissance de gros cristaux en profondeur. Après remontée, un refroidissement plus rapide forme des microlites et laisse du verre.
Exercice 7
MoyenUn granite s'est formé en profondeur mais est visible aujourd'hui à la surface. Expliquer sans supposer qu'il a été une coulée.
Correction
L'érosion a pu enlever les terrains qui recouvraient le pluton, dans une histoire incluant éventuellement du soulèvement. L'affleurement actuel ne correspond pas au lieu initial de cristallisation.
Exercice 8
Difficile« Granite et gabbro sont identiques puisqu'ils sont grenus. » Discuter avec un critère supplémentaire.
Correction
Une structure commune indique des conditions de refroidissement comparables, pas une composition identique. Le granite contient notamment quartz, feldspaths et micas ; le gabbro est généralement riche en plagioclases et pyroxènes.
Exercice 9
MoyenLa planche suit un magma basaltique. Nommer la roche obtenue s'il reste en profondeur, puis celle obtenue après une cristallisation initiale suivie d'un refroidissement rapide en surface.
Correction
En profondeur, un refroidissement lent donne un gabbro à structure grenue. Après une première cristallisation puis un refroidissement final rapide, il peut donner un basalte associant gros cristaux, microlites et verre. Le granite n'est pas le produit lent de ce magma basaltique.