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Les roches d'origine volcanique

Lors des éruptions volcaniques, le magma remonte à la surface ; son refroidissement entraîne la formation des roches volcaniques.
Comment ces roches sont-elles constituées ? Quels sont les grands types de roches volcaniques ?
I. Les différents constituants des roches volcaniques
• Toutes les roches volcaniques sont constituées de cristaux dont la taille dépend de la température et de la vitesse de refroidissement du magma  :
  • les gros cristaux visibles à l'œil nu sont aussi appelés phénocristaux  ;
  • les cristaux microscopiques ou microcristaux, dont certains ont une forme allongée, sont appelés microlites.
• Les cristaux sont séparés par une matière non cristallisée : la pâte vitreuse ou verre volcanique.
• La taille des cristaux permet de définir la structure d'une roche. Lorsque les gros cristaux sont nombreux et que le verre est à peine visible à l'œil nu, on parle de roche grenue (c'est le cas, par exemple, du granite). Au contraire, une roche est dite microlitique lorsque les petits cristaux sont majoritaires (c'est le cas de beaucoup de basaltes ou de la lave de Volvic).
II. La formation des cristaux
• Le refroidissement du magma se fait en plusieurs étapes :
  • lorsque le magma stagne en profondeur dans la chambre magmatique, le refroidissement est très lent. La matière s'organise en donnant des phénocristaux ;
  • lors de l'ascension du magma dans les cheminées volcaniques, le refroidissement est plus rapide. Le temps de formation des cristaux est plus court et on observe alors l'apparition de microlites ;
  • enfin, lors du contact de la lave avec l'air (ou avec l'eau lorsque le volcan est sous-marin), le refroidissement est presque instantané ; la matière n'a pas le temps de s'organiser en cristaux et forme une pâte dite amorphe (sans forme), c'est le verre volcanique. L'obsidienne est ainsi une roche constituée uniquement de verre volcanique. L'absence totale de cristaux indique un refroidissement extrêmement rapide.
• La structure de chaque roche conserve l'histoire de ses conditions de refroidissement. En étudiant les roches volcaniques, on peut donc connaître, par exemple, la durée de séjour du magma dans la chambre magmatique ou la vitesse de remontée dans la cheminée.
III. Les deux grands types de roches volcaniques
1. Le basalte
• C'est une roche sombre. On en trouve, par exemple, sur les volcans d'Hawaï, à la Réunion (volcanisme de point chaud) ou le long des dorsales océaniques.
• À l'œil nu, on voit :
  • quelques phénocristaux de couleur vert-jaune : ce sont des minéraux d'olivine (couleur de l'olive verte) ;
  • quelques cristaux brillants plus petits et de couleur noire : ce sont des minéraux de pyroxène ;
  • un fond gris/noir : ce sont les microlites et le verre.
• Au microscope optique, en lumière polarisée, on voit :
  • des minéraux de couleur vive, de grande taille et d'aspect craquelé : l'olivine  ;
  • des minéraux plus petits de couleur vive et striés en oblique : les pyroxènes  ;
  • de petits minéraux en forme de baguettes allongées et de couleur blanc-gris : les microlites de feldspaths  ;
  • un fond noir : le verre.
Feldspath plagioclase
2. La trachyte, l'andésite ou la trachy-andésite
• Ce sont des roches claires. On retrouve ce type de roches volcaniques dans les Andes (d'où son nom andésite) et plus généralement, à l'aplomb des zones de subduction.
• À l'œil nu, on voit :
  • quelques phénocristaux de couleur noire : ce sont des minéraux de pyroxène ;
  • quelques phénocristaux de couleur blanche : ce sont des minéraux de feldspath ;
  • un fond blanc ou gris clair.
• Au microscope optique, en lumière polarisée, on voit :
  • des minéraux de couleur vive : les pyroxènes  ;
  • des minéraux de couleur blanc-gris : les feldspaths  ;
  • de petits minéraux forme de baguette et de couleur blanc-gris : les microlites de feldspaths  ;
  • un fond noir : le verre.
3. L'origine des deux grands types de volcanisme
• Le magma basaltique provient du manteau. Sa température de fusion se situe entre 1 100 et  1 200°C. Il est fluide lorsqu'il parvient à la surface et s'épanche en longues coulées : les éruptions sont dites effusives. Le refroidissement progressif de ce type de magma permet la formation de cristaux de taille homogène, souvent petits.
• Le magma andésitique, plus acide, provient d'un mélange de matériaux du manteau et de la croûte continentale. Sa température de fusion est basse : 900 à 1 000 °C. Les magmas acides sont visqueux. Leur remontée est lente et ils peuvent stagner à l'intérieur des cheminées qu'ils bouchent ; cette stagnation permet la formation de nombreux phénocristaux. L'expulsion du magma se fait sous forme d'explosions, lors des éruptions (volcanisme explosif). Le contact avec l'air entraîne un refroidissement extrêmement rapide et conduit à la formation de microlites.
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