CHAPITRE 6 • La composition de la Terre : observations et pétrologie expérimentale
laboratoire sur des roches, il semble que la croûte inférieure soit plus basique (moins
riche en silice) que la croûte supérieure. Les scientifiques ont deux approches :
• Déterminer des domaines plutôt homogènes à partir des observations de terrain
et de la sismologie, et proposer une chimie globale de ces domaines. Calculer la
moyenne pondérée par le volume des domaines pour obtenir une composition
modèle de la croûte continentale.
• Analyser les sédiments qui arrivent à l’océan. L’idée ici est que les fleuves et les
rivières échantillonnent plus largement la croûte que n’importe quelle équipe
de géologues. La composition moyenne des sédiments serait équivalente à celle
de la croûte continentale.
En simplifiant, on peut dire que les deux techniques donnent des résultats cohérents.
La composition chimique des continents se rapproche de celle d’une granodiorite
(tableau 6.1). Cette roche est proche du granité, mais un peu moins acide.
En résumé, les croûtes ont des natures chimiques très différentes : la croûte
océanique est basique et riche en magnésium, calcium et sodium ; la croûte
continentale est acide et riche en aluminium et potassium.
2.2 Déterminer des roches de référence pour
estimer la chimie du manteau
Pour estimer une composition modèle du manteau de la Terre, on ne peut pas
compter sur les forages, trop superficiels. Par contre, certains contextes tectoniques
et magmatiques transportent des roches très profondes vers la surface. Ces roches
sont des roches magmatiques appelées péridotites, très riches en magnésium et
dont le minéral principal est l’olivine.
Définitions
■ Péridotite à grenats.
Une péridotite est une roche verte. Elle est composée à environ 45 % en masse de silice
(SiO2), le complément étant principalement de l'oxyde de magnésium (MgO). Le minéral
principal est l’olivine, accompagnée de pyroxènes et quelques autres oxydes de fer et de
titane. La péridotite est une roche dont le potentiel pour capturer et stocker du carbone est
fort : en présence d’un fluide riche en CO2, une réaction chimique précipite des carbonates
qui sont alors piégés. Les mines de chrome sont très souvent dans des gisements riches en
péridotites. Lherz, dans les Pyrénées, est une localité célèbre pour la présence de péridotites
à la surface. Les mines de nickel de Nouvelle-Calédonie exploitent des gisements produits
par l’altération de péridotites.
La composition chimique des péridotites est variable, mais l’olivine est toujours
dominante. Cependant, la chimie de ces roches montre qu’elles ont subi différents
degrés de fusion partielle. Elles seraient donc déjà des résidus. Cela pose la question
de leur représentativité. Ainsi, faire la moyenne de ces échantillons reviendrait à
mélanger des péridotites préservées de la fusion partielle, et d'autres dont la chimie
est très résiduelle. Cette stratégie n’est pas celle qui est choisie. Il existe plusieurs
propositions pour tenter de résoudre le problème.
• Dans le contexte océanique, la croûte océanique provient de la cristallisation du
magma extrait du manteau. On peut alors faire l’hypothèse que mélanger dans
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laboratoire sur des roches, il semble que la croûte inférieure soit plus basique (moins
riche en silice) que la croûte supérieure. Les scientifiques ont deux approches :
• Déterminer des domaines plutôt homogènes à partir des observations de terrain
et de la sismologie, et proposer une chimie globale de ces domaines. Calculer la
moyenne pondérée par le volume des domaines pour obtenir une composition
modèle de la croûte continentale.
• Analyser les sédiments qui arrivent à l’océan. L’idée ici est que les fleuves et les
rivières échantillonnent plus largement la croûte que n’importe quelle équipe
de géologues. La composition moyenne des sédiments serait équivalente à celle
de la croûte continentale.
En simplifiant, on peut dire que les deux techniques donnent des résultats cohérents.
La composition chimique des continents se rapproche de celle d’une granodiorite
(tableau 6.1). Cette roche est proche du granité, mais un peu moins acide.
En résumé, les croûtes ont des natures chimiques très différentes : la croûte
océanique est basique et riche en magnésium, calcium et sodium ; la croûte
continentale est acide et riche en aluminium et potassium.
2.2 Déterminer des roches de référence pour
estimer la chimie du manteau
Pour estimer une composition modèle du manteau de la Terre, on ne peut pas
compter sur les forages, trop superficiels. Par contre, certains contextes tectoniques
et magmatiques transportent des roches très profondes vers la surface. Ces roches
sont des roches magmatiques appelées péridotites, très riches en magnésium et
dont le minéral principal est l’olivine.
Définitions
■ Péridotite à grenats.
Une péridotite est une roche verte. Elle est composée à environ 45 % en masse de silice
(SiO2), le complément étant principalement de l'oxyde de magnésium (MgO). Le minéral
principal est l’olivine, accompagnée de pyroxènes et quelques autres oxydes de fer et de
titane. La péridotite est une roche dont le potentiel pour capturer et stocker du carbone est
fort : en présence d’un fluide riche en CO2, une réaction chimique précipite des carbonates
qui sont alors piégés. Les mines de chrome sont très souvent dans des gisements riches en
péridotites. Lherz, dans les Pyrénées, est une localité célèbre pour la présence de péridotites
à la surface. Les mines de nickel de Nouvelle-Calédonie exploitent des gisements produits
par l’altération de péridotites.
La composition chimique des péridotites est variable, mais l’olivine est toujours
dominante. Cependant, la chimie de ces roches montre qu’elles ont subi différents
degrés de fusion partielle. Elles seraient donc déjà des résidus. Cela pose la question
de leur représentativité. Ainsi, faire la moyenne de ces échantillons reviendrait à
mélanger des péridotites préservées de la fusion partielle, et d'autres dont la chimie
est très résiduelle. Cette stratégie n’est pas celle qui est choisie. Il existe plusieurs
propositions pour tenter de résoudre le problème.
• Dans le contexte océanique, la croûte océanique provient de la cristallisation du
magma extrait du manteau. On peut alors faire l’hypothèse que mélanger dans
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