Basalte -Basalt

Basalte
Roche ignée
BasalteUSGOV.jpg
Composition
Primaire Mafique : plagioclase , amphibole et pyroxène
Secondaire Parfois feldspathoïdes ou olivine

Basalte ( UK : / ˈ b æ s ɔː l t , - əl t / ; US : / b ə ˈ s ɔː l t , ˈ b s ɔː l t / ) est une roche ignée extrusive aphanitique (à grain fin) formée provenant du refroidissement rapide de laves à faible viscosité riches en magnésium et en fer ( mafique lave) exposée à ou très près de la surface d'une planète rocheuse ou d'une lune . Plus de 90% de toutes les roches volcaniques sur Terre sont du basalte. Le basalte à grain fin à refroidissement rapide est chimiquement équivalent au gabbro à grain grossier à refroidissement lent . L'éruption de lave basaltique est observée par les géologues sur environ 20 volcans par an. Le basalte est également un type de roche important sur d'autres corps planétaires du système solaire . Par exemple, la majeure partie des plaines de Vénus , qui couvrent ~80% de la surface, sont basaltiques ; les mers lunaires sont des plaines de coulées de lave basaltique inondée ; et le basalte est une roche commune à la surface de Mars .

La lave de basalte en fusion a une faible viscosité en raison de sa teneur en silice relativement faible (entre 45% et 52%), ce qui entraîne des coulées de lave en mouvement rapide qui peuvent se répandre sur de grandes surfaces avant de se refroidir et de se solidifier. Les basaltes d'inondation sont des séquences épaisses de nombreux flux de ce type qui peuvent couvrir des centaines de milliers de kilomètres carrés et constituent la plus volumineuse de toutes les formations volcaniques.

On pense que les magmas basaltiques de la Terre proviennent du manteau supérieur . La chimie des basaltes fournit ainsi des indices sur les processus profonds à l'intérieur de la Terre .

Définition et caractéristiques

Diagramme QAPF avec champ de basalte/andésite surligné en jaune. Le basalte se distingue de l'andésite par SiO 2  < 52 %.
Le basalte est le champ B de la classification TAS .
Basalte vésiculaire au Sunset Crater , Arizona. Quartier américain (24 mm) pour l'échelle.
Coulées de basalte colonnaire dans le Parc National de Yellowstone , États-Unis

Les géologues classent la roche ignée en fonction de sa teneur en minéraux dans la mesure du possible, les pourcentages volumiques relatifs de quartz , de feldspath alcalin , de plagioclase et de feldspathoïde ( QAPF ) étant particulièrement importants. Une roche ignée aphanitique (à grains fins) est classée comme basalte lorsque sa fraction QAPF est composée de moins de 10% de feldspathoïde et de moins de 20% de quartz, le plagioclase constituant au moins 65% de sa teneur en feldspath. Cela place le basalte dans le champ basalte/andésite du diagramme QAPF. Le basalte se distingue en outre de l'andésite par sa teneur en silice inférieure à 52 %.

Il n'est souvent pas pratique de déterminer la composition minérale des roches volcaniques, en raison de leur granulométrie très fine, et les géologues classent ensuite les roches chimiquement, la teneur totale en oxydes de métaux alcalins et en silice ( TAS ) étant particulièrement importante. Le basalte est alors défini comme une roche volcanique avec une teneur de 45% à 52% de silice et pas plus de 5% d'oxydes de métaux alcalins. Cela place le basalte dans le champ B du diagramme TAS. Une telle composition est qualifiée de mafique .

Le basalte est généralement de couleur gris foncé à noir, en raison de sa teneur élevée en augite ou en d'autres minéraux pyroxènes de couleur foncée , mais peut présenter une large gamme de nuances. Certains basaltes sont assez clairs en raison d'une forte teneur en plagioclase, et ceux-ci sont parfois qualifiés de leucobasals . Le basalte plus clair peut être difficile à distinguer de l' andésite , mais une règle empirique courante , utilisée dans les recherches sur le terrain , est que le basalte a un indice de couleur de 35 ou plus.

Les propriétés physiques du basalte reflètent sa teneur relativement faible en silice et sa teneur généralement élevée en fer et en magnésium. La densité moyenne du basalte est de 2,9 g/cm 3 , contre une densité typique pour le granite de 2,7 g/cm 3 . La viscosité du magma basaltique est relativement faible, autour de 10 4 à 10 5 cP , bien qu'elle soit encore de plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle de l'eau (qui a une viscosité d'environ 1 cP). La viscosité du magma basaltique est similaire à celle du ketchup .

Le basalte est souvent porphyrique , contenant des cristaux plus gros ( phénocristaux ) formés avant l'extrusion qui a amené le magma à la surface, noyés dans une matrice à grains plus fins . Ces phénocristaux sont généralement d'augite, d' olivine ou d'un plagioclase riche en calcium, qui ont les températures de fusion les plus élevées des minéraux typiques qui peuvent cristalliser à partir de la fonte et sont donc les premiers à former des cristaux solides.

Le basalte contient souvent des vésicules , formées lorsque des gaz dissous sortent du magma lors de sa décompression lors de son approche de la surface, et la lave en éruption se solidifie alors avant que les gaz ne puissent s'échapper. Lorsque les vésicules constituent une fraction substantielle du volume de la roche, la roche est qualifiée de scorie .

Le terme basalte est parfois appliqué à des roches intrusives peu profondes avec une composition typique du basalte, mais les roches de cette composition avec une masse phanéritique (plus grossière) sont plus correctement appelées diabase (également appelée dolérite) ou, lorsqu'elles sont plus grossières ( cristaux de plus de 2 mm de diamètre), sous forme de gabbro . La diabase et le gabbro sont ainsi les équivalents hypabyssaux et plutoniques du basalte.

Basalte colonnaire à Szent György Hill, Hongrie

Dans l' Hédéen , l' Archéen et le début du Protérozoïque de l' histoire de la Terre, la chimie des magmas en éruption était significativement différente de celle d'aujourd'hui, en raison de la différenciation immature de la croûte et de l' asthénosphère . Ces roches volcaniques ultramafiques , avec des teneurs en silice (SiO 2 ) inférieures à 45 % sont généralement classées comme komatiites .

Étymologie

Le mot "basalte" est finalement dérivé du latin tardif basaltes , une faute d'orthographe du latin basanites "pierre très dure", qui a été importé du grec ancien βασανίτης ( basanites ), de βάσανος ( basanos , " pierre de touche "). Le terme pétrologique moderne de basalte décrivant une composition particulière de roche dérivée de lave, trouve son origine dans son utilisation par Georgius Agricola en 1546 dans son ouvrage De Natura Fossilium . Agricola a appliqué du «basalte» à la roche noire volcanique sous le château de Stolpen de l' évêque de Meissen , croyant qu'il s'agissait du même que le «basaniten» décrit par Pline l'Ancien en 77 après JC dans Naturalis Historiae .

Les types

Les grandes masses doivent refroidir lentement pour former un motif de joint polygonal, comme ici à la Chaussée des Géants en Irlande du Nord
Colonnes de basalte près de Bazaltove , Ukraine

Sur Terre, la plupart des basaltes se sont formés par décompression et fonte du manteau . La haute pression dans le manteau supérieur (due au poids de la roche sus-jacente ) élève le point de fusion de la roche du manteau, de sorte que presque tout le manteau supérieur est solide. Cependant, la roche du manteau est ductile (la roche solide se déforme lentement sous forte contrainte). Lorsque les forces tectoniques font remonter la roche chaude du manteau, la diminution de la pression sur la roche ascendante peut faire chuter suffisamment son point de fusion pour que la roche fonde partiellement . Cela produit du magma basaltique.

La fusion par décompression peut se produire dans une variété de contextes tectoniques. Il s'agit notamment des zones de rifts continentaux, des dorsales médio-océaniques, au-dessus des points chauds et des bassins d'arrière-arc . Le basalte est également produit dans les zones de subduction , où la roche du manteau s'élève dans un coin du manteau au-dessus de la dalle descendante. La fusion par décompression dans ce cadre est améliorée par un abaissement supplémentaire du point de fusion par la vapeur d'eau et d'autres volatils libérés de la dalle. Chacun de ces paramètres produit du basalte avec des caractéristiques distinctives.

  • Le basalte tholéiitique est relativement riche en fer et pauvre en métaux alcalins et en aluminium . Cette catégorie comprend la plupart des basaltes du fond de l' océan , la plupart des grandes îles océaniques et les basaltes d'inondation continentale tels que le plateau du fleuve Columbia .
    • Basalte de titane haut et bas. Les roches de basalte sont dans certains cas classées selon leur teneur en titane (Ti) dans les variétés High-Ti et Low-Ti. Le basalte à haute teneur en Ti et à faible teneur en Ti a été distingué dans les pièges Paraná et Etendeka et les pièges Emeishan .
    • Le basalte de dorsale médio-océanique (MORB) est un basalte tholéiitique qui n'a généralement éclaté que sur les dorsales océaniques et qui est typiquement pauvre en éléments incompatibles . Bien que tous les MORB soient chimiquement similaires, les géologues reconnaissent qu'ils varient considérablement dans leur degré d'appauvrissement en éléments incompatibles. Leur présence à proximité le long des dorsales médio-océaniques est interprétée comme une preuve de l'inhomogénéité du manteau.
      • E-MORB, MORB enrichi, est relativement peu appauvri en éléments incompatibles. On pensait autrefois que l'E-MORB était typique des points chauds le long des dorsales médio-océaniques, comme l'Islande, mais on sait maintenant qu'il est présent à de nombreux endroits le long des dorsales médio-océaniques.
      • N-MORB, MORB normal, est moyen dans sa teneur en éléments incompatibles.
      • D-MORB, MORB appauvri, est fortement appauvri en éléments incompatibles.
  • Le basalte alcalin est relativement riche en métaux alcalins. Il est sous-saturé en silice et peut contenir des feldspathoïdes , du feldspath alcalin , de la phlogopite et de la kaersutite . L'augite dans les basaltes alcalins est une augite enrichie en titane et les pyroxènes à faible teneur en calcium ne sont jamais présents. Ils sont caractéristiques du rifting continental et du volcanisme des points chauds.
  • Le basalte à haute teneur en alumine contient plus de 17 % d'alumine (Al 2 O 3 ) et sa composition est intermédiaire entre le basalte tholéiitique et le basalte alcalin. Sa composition relativement riche en alumine repose sur des roches sans phénocristaux de plagioclase . Ceux-ci représentent l'extrémité basse en silice de la série magmatique calco-alcaline et sont caractéristiques des arcs volcaniques au- dessus des zones de subduction.
  • La boninite est une forme de basalte à haute teneur en magnésium qui éclate généralement dans les bassins d'arrière-arc , qui se distingue par sa faible teneur en titane et sa composition en oligo-éléments.
  • Les basaltes des îles océaniques comprennent à la fois des tholéiites et des basaltes alcalins, la tholéiite prédominant au début de l'histoire éruptive de l'île. Ces basaltes sont caractérisés par des concentrations élevées d'éléments incompatibles. Cela suggère que leur roche mère du manteau a produit peu de magma dans le passé (elle n'est pas épuisée ).

Pétrologie

Photomicrographie d'une fine section de basalte de Bazaltove, Ukraine

La minéralogie du basalte est caractérisée par une prépondérance de feldspath plagioclase calcique et de pyroxène . L'olivine peut également être un constituant important. Les minéraux accessoires présents en quantités relativement mineures comprennent les oxydes de fer et les oxydes de fer-titane, tels que la magnétite , l'ulvöspinel et l'ilménite . En raison de la présence de ces minéraux oxydés , le basalte peut acquérir de fortes signatures magnétiques en se refroidissant, et les études paléomagnétiques ont largement utilisé le basalte.

Dans le basalte tholéiitique , le pyroxène ( augite et orthopyroxène ou pigeonite ) et le plagioclase riche en calcium sont des minéraux phénocristaux courants. L'olivine peut également être un phénocristal et, lorsqu'elle est présente, peut avoir des bords de pigeonite. La masse souterraine contient du quartz interstitiel ou de la tridymite ou de la cristobalite . Le basalte tholéiitique à olivine contient de l'augite et de l'orthopyroxène ou de la pigeonite avec une abondance d'olivine, mais l'olivine peut avoir des bords de pyroxène et il est peu probable qu'elle soit présente dans la masse souterraine .

Les basaltes alcalins ont généralement des assemblages minéraux dépourvus d'orthopyroxène mais contenant de l'olivine. Les phénocristaux de feldspath sont généralement composés de labradorite à andésine . L'augite est riche en titane par rapport à l'augite en basalte tholéiitique. Des minéraux tels que le feldspath alcalin , la leucite , la néphéline , la sodalite , le mica phlogopite et l' apatite peuvent être présents dans la masse souterraine.

Le basalte a des températures liquidus et solidus élevées - les valeurs à la surface de la Terre sont proches ou supérieures à 1200 ° C (liquidus) et proches ou inférieures à 1000 ° C (solidus); ces valeurs sont supérieures à celles des autres roches ignées communes.

La majorité des basaltes tholéiitiques se forment à environ 50 à 100 km de profondeur dans le manteau. De nombreux basaltes alcalins peuvent se former à de plus grandes profondeurs, peut-être jusqu'à 150–200 km. L'origine du basalte à haute teneur en alumine continue d'être controversée, avec un désaccord quant à savoir s'il s'agit d'une fonte primaire ou dérivée d'autres types de basalte par fractionnement.

Géochimie

Par rapport à la plupart des roches ignées courantes, les compositions de basalte sont riches en MgO et CaO et pauvres en SiO 2 et en oxydes alcalins, c'est-à-dire Na 2 O + K 2 O , conformément à leur classification TAS . Le basalte contient plus de silice que le picrobasalte et la plupart des basanites et des téphrites , mais moins que l'andésite basaltique . Le basalte a une teneur totale en oxydes alcalins inférieure à celle du trachybasalte et de la plupart des basanites et des téphrites.

Le basalte a généralement une composition de 45 à 52 % en poids de SiO 2 , 2 à 5 % en poids d'alcalis totaux, 0,5 à 2,0 % en poids de TiO 2 , 5 à 14 % en poids de FeO et 14 % en poids ou plus d' Al 2 O 3 . Les teneurs en CaO sont généralement proches de 10 % en poids, celles de MgO généralement comprises entre 5 et 12 % en poids.

Les basaltes à haute teneur en alumine ont une teneur en aluminium de 17 à 19 % en poids d'Al 2 O 3 ; les boninites ont une teneur en magnésium (MgO) allant jusqu'à 15 %. De rares roches mafiques riches en feldspathoïdes , apparentées aux basaltes alcalins, peuvent avoir des teneurs en Na 2 O + K 2 O de 12 % ou plus.

Les abondances de lanthanide ou d'éléments de terres rares (REE) peuvent être un outil de diagnostic utile pour aider à expliquer l'histoire de la cristallisation minérale au fur et à mesure que la fonte refroidit. En particulier, l'abondance relative de l'europium par rapport aux autres terres rares est souvent nettement supérieure ou inférieure, et appelée anomalie de l'europium . Cela se produit parce que Eu 2+ peut remplacer Ca 2+ dans le feldspath plagioclase, contrairement à tous les autres lanthanides, qui ont tendance à ne former que des cations 3+ .

Les basaltes des dorsales médio-océaniques (MORB) et leurs équivalents intrusifs, les gabbros, sont les roches ignées caractéristiques formées sur les dorsales médio-océaniques. Ce sont des basaltes tholéiitiques particulièrement faibles en alcalis totaux et en éléments traces incompatibles , et ils ont des modèles d'ETR relativement plats normalisés aux valeurs du manteau ou de la chondrite . En revanche, les basaltes alcalins ont des motifs normalisés fortement enrichis en ETR légers et avec une plus grande abondance d'ETR et d'autres éléments incompatibles. Parce que le basalte MORB est considéré comme une clé pour comprendre la tectonique des plaques , ses compositions ont été très étudiées. Bien que les compositions MORB soient distinctives par rapport aux compositions moyennes des basaltes éclatés dans d'autres environnements, elles ne sont pas uniformes. Par exemple, les compositions changent avec la position le long de la dorsale médio-atlantique , et les compositions définissent également différentes gammes dans différents bassins océaniques. Les basaltes des dorsales médio-océaniques ont été subdivisés en variétés telles que la normale (NMORB) et celles légèrement plus enrichies en éléments incompatibles (EMORB).

Les rapports isotopiques d' éléments tels que le strontium , le néodyme , le plomb , l'hafnium et l'osmium dans les basaltes ont été beaucoup étudiés pour en savoir plus sur l'évolution du manteau terrestre . Les rapports isotopiques des gaz nobles , tels que 3 He / 4 He , sont également d'une grande valeur: par exemple, les rapports pour les basaltes vont de 6 à 10 pour le basalte tholéiitique de la dorsale médio-océanique (normalisé aux valeurs atmosphériques), mais à 15–24 et plus encore pour les basaltes des îles océaniques que l'on pense être dérivés des panaches du manteau .

Les roches mères des fontes partielles qui produisent le magma basaltique comprennent probablement à la fois la péridotite et la pyroxénite .

Morphologie et textures

Une coulée de lave basaltique active

La forme, la structure et la texture d'un basalte sont le diagnostic de comment et où il a éclaté - par exemple, que ce soit dans la mer, dans une éruption explosive de cendres ou sous forme de coulées de lave pāhoehoe rampantes , l'image classique des éruptions de basalte hawaïennes .

Éruptions subaériennes

Le basalte qui éclate à l'air libre (c'est-à-dire subaérien ) forme trois types distincts de lave ou de dépôts volcaniques : scories ; cendre ou cendre ( brèche ); et coulées de lave.

Le basalte au sommet des coulées de lave subaériennes et des cônes de scories sera souvent fortement vésiculé , conférant une légère texture « mousseuse » à la roche. Les cendres basaltiques sont souvent rouges, colorées par le fer oxydé provenant de minéraux riches en fer altérés tels que le pyroxène .

Les types ʻAʻā de coulées de cendres et de brèches en blocs de lave basaltique épaisse et visqueuse sont courants à Hawaiʻi. Pāhoehoe est une forme de basalte très fluide et chaude qui a tendance à former de minces tabliers de lave en fusion qui remplissent les creux et forment parfois des lacs de lave . Les tubes de lave sont des caractéristiques communes des éruptions pāhoehoe.

Le tuf basaltique ou les roches pyroclastiques sont moins courants que les coulées de lave basaltique. Habituellement, le basalte est trop chaud et fluide pour accumuler une pression suffisante pour former des éruptions de lave explosives, mais cela se produit parfois en emprisonnant la lave dans la gorge volcanique et en accumulant des gaz volcaniques . Le volcan Mauna Loa d'Hawaï est entré en éruption de cette manière au 19ème siècle, tout comme le mont Tarawera , en Nouvelle-Zélande, lors de sa violente éruption de 1886. Les volcans Maar sont typiques de petits tufs de basalte, formés par une éruption explosive de basalte à travers la croûte, formant un tablier de basalte mixte et de brèche de roche murale et un éventail de tuf de basalte plus loin du volcan.

La structure amygdaloïdale est courante dans les vésicules reliques et on trouve fréquemment des espèces magnifiquement cristallisées de zéolithes , de quartz ou de calcite .

Basalte colonnaire
La Chaussée des Géants en Irlande du Nord
Basalte articulé colonnaire en Turquie
Basalte colonnaire au cap Stolbchaty , Russie

Lors du refroidissement d'une coulée de lave épaisse, des joints de contraction ou des fractures se forment. Si un écoulement se refroidit relativement rapidement, des forces de contraction importantes s'accumulent. Alors qu'un écoulement peut rétrécir dans la dimension verticale sans se fracturer, il ne peut pas facilement s'adapter au rétrécissement dans la direction horizontale à moins que des fissures ne se forment; le vaste réseau de fractures qui se développe entraîne la formation de colonnes . Ces structures sont principalement hexagonales en coupe transversale, mais des polygones de trois à douze côtés ou plus peuvent être observés. La taille des colonnes dépend vaguement de la vitesse de refroidissement; un refroidissement très rapide peut entraîner de très petites colonnes (<1 cm de diamètre), tandis qu'un refroidissement lent est plus susceptible de produire de grandes colonnes.

Éruptions sous-marines

Basaltes coussinés sur le fond océanique du Pacifique

Le caractère des éruptions de basalte sous-marin est largement déterminé par la profondeur de l'eau, car une pression accrue limite la libération de gaz volatils et entraîne des éruptions effusives. Il a été estimé qu'à des profondeurs supérieures à 500 mètres (1 600 pieds), l'activité explosive associée au magma basaltique est supprimée. Au-dessus de cette profondeur, les éruptions sous-marines sont souvent explosives, tendant à produire des roches pyroclastiques plutôt que des coulées de basalte. Ces éruptions, décrites comme Surtseyan, sont caractérisées par de grandes quantités de vapeur et de gaz et la création de grandes quantités de pierre ponce .

Basaltes coussins

Lorsque le basalte éclate sous l'eau ou se jette dans la mer, le contact avec l'eau éteint la surface et la lave forme une forme d' oreiller distinctive , à travers laquelle la lave chaude se brise pour former un autre oreiller. Cette texture "oreiller" est très courante dans les coulées basaltiques sous-marines et est le diagnostic d'un environnement d'éruption sous-marine lorsqu'elle se trouve dans des roches anciennes. Les oreillers sont généralement constitués d'un noyau à grains fins avec une croûte vitreuse et ont des joints radiaux. La taille des oreillers individuels varie de 10 cm à plusieurs mètres.

Lorsque la lave pāhoehoe pénètre dans la mer, elle forme généralement des basaltes coussinés. Cependant, lorsque ʻaʻā pénètre dans l'océan, il forme un cône littoral , une petite accumulation en forme de cône de débris tufacés formée lorsque la lave en blocs de ʻaʻā pénètre dans l'eau et explose à cause de la vapeur accumulée.

L'île de Surtsey dans l' océan Atlantique est un volcan de basalte qui a percé la surface de l'océan en 1963. La phase initiale de l'éruption de Surtsey a été très explosive, car le magma était assez fluide, provoquant l'éclatement de la roche par la vapeur bouillante pour former un cône de tuf et de scories. Cela s'est ensuite déplacé vers un comportement typique de type pāhoehoe.

Le verre volcanique peut être présent, en particulier sous forme de croûtes sur les surfaces rapidement refroidies des coulées de lave, et est généralement (mais pas exclusivement) associé aux éruptions sous-marines.

Le basalte en coussin est également produit par certaines éruptions volcaniques sous-glaciaires .

Distribution

Terre

Le basalte est le type de roche volcanique le plus répandu sur Terre, représentant plus de 90 % de toutes les roches volcaniques de la planète. Les parties crustales des plaques tectoniques océaniques sont composées principalement de basalte, produit à partir de la remontée du manteau sous les dorsales océaniques . Le basalte est également la principale roche volcanique de nombreuses îles océaniques , y compris les îles d' Hawaï , les îles Féroé et la Réunion . L'éruption de lave basaltique est observée par les géologues sur environ 20 volcans par an.

Le basalte est la roche la plus typique des grandes provinces ignées . Ceux-ci incluent les basaltes continentaux , les basaltes les plus volumineux trouvés sur terre. Des exemples de basaltes d'inondation continentale comprenaient les pièges du Deccan en Inde , le groupe Chilcotin en Colombie-Britannique , au Canada , les pièges du Paraná au Brésil, les pièges sibériens en Russie , la province de basalte inondée du Karoo en Afrique du Sud et le plateau du fleuve Columbia de Washington et Orégon .

Le basalte est également commun autour des arcs volcaniques, en particulier ceux sur croûte mince .

Les basaltes précambriens anciens ne se trouvent généralement que dans les ceintures plissées et poussées et sont souvent fortement métamorphosés. Celles-ci sont connues sous le nom de ceintures de roches vertes, car le métamorphisme de faible intensité du basalte produit de la chlorite , de l' actinote , de l' épidote et d'autres minéraux verts.

Autres corps du système solaire

En plus de former de grandes parties de la croûte terrestre, le basalte est également présent dans d'autres parties du système solaire. Le basalte éclate généralement sur Io (la troisième plus grande lune de Jupiter ) et s'est également formé sur la Lune , Mars , Vénus et l'astéroïde Vesta .

La lune

Basalte d' olivine lunaire collecté par les astronautes d' Apollo 15

Les zones sombres visibles sur la lune terrestre , les mers lunaires , sont des plaines d' inondations de coulées de lave basaltique. Ces roches ont été échantillonnées à la fois par le programme habité américain Apollo et le programme robotique russe Luna , et sont représentées parmi les météorites lunaires .

Les basaltes lunaires diffèrent de leurs homologues terrestres principalement par leur teneur élevée en fer, qui varie généralement d'environ 17 à 22 % en poids de FeO. Ils possèdent également une large gamme de concentrations de titane (présent dans l' ilménite minérale ), allant de moins de 1 % en poids de TiO 2 à environ 13 % en poids. Traditionnellement, les basaltes lunaires ont été classés en fonction de leur teneur en titane, les classes étant nommées à haute teneur en Ti, à faible teneur en Ti et à très faible teneur en Ti. Néanmoins, les cartes géochimiques globales du titane obtenues à partir de la mission Clémentine démontrent que les mers lunaires possèdent un continuum de concentrations de titane, et que les concentrations les plus élevées sont les moins abondantes.

Les basaltes lunaires présentent des textures et une minéralogie exotiques, en particulier un métamorphisme de choc , une absence d' oxydation typique des basaltes terrestres et une absence totale d' hydratation . La plupart des basaltes de la Lune sont entrés en éruption il y a environ 3 à 3,5 milliards d'années, mais les échantillons les plus anciens ont 4,2 milliards d'années, et les écoulements les plus jeunes, basés sur la méthode de datation par âge du comptage des cratères , sont estimés n'avoir éclaté qu'à 1,2 milliard. il y a des années.

Vénus

De 1972 à 1985, cinq atterrisseurs Venera et deux VEGA ont atteint avec succès la surface de Vénus et ont effectué des mesures géochimiques à l'aide de la fluorescence X et de l'analyse des rayons gamma. Ces résultats ont donné des résultats cohérents avec la roche des sites d'atterrissage étant des basaltes, y compris des basaltes tholéiitiques et hautement alcalins. On pense que les atterrisseurs se sont posés sur des plaines dont la signature radar est celle des coulées de lave basaltique. Ceux-ci constituent environ 80% de la surface de Vénus. Certains endroits présentent une réflectivité élevée compatible avec le basalte non altéré, indiquant un volcanisme basaltique au cours des 2,5 derniers millions d'années.

Mars

Le basalte est également une roche commune à la surface de Mars , déterminée par les données renvoyées depuis la surface de la planète et par les météorites martiennes .

Vesta

L'analyse des images du télescope spatial Hubble de Vesta suggère que cet astéroïde a une croûte basaltique recouverte d'un régolithe bréchique dérivé de la croûte. Les preuves des télescopes terrestres et de la mission Dawn suggèrent que Vesta est la source des météorites HED , qui ont des caractéristiques basaltiques. Vesta est le principal contributeur à l'inventaire des astéroïdes basaltiques de la ceinture principale d'astéroïdes.

Io

Les coulées de lave représentent un terrain volcanique majeur sur Io . L'analyse des images de Voyager a conduit les scientifiques à croire que ces flux étaient composés principalement de divers composés de soufre fondu. Cependant, des études infrarouges terrestres ultérieures et des mesures du vaisseau spatial Galileo indiquent que ces flux sont composés de lave basaltique avec des compositions mafiques à ultramafiques. Cette conclusion est basée sur des mesures de température des «points chauds» d'Io, ou emplacements d'émission thermique, qui suggèrent des températures d'au moins 1 300 K et certaines aussi élevées que 1 600 K. Les premières estimations suggérant des températures d'éruption proches de 2 000 K se sont depuis avérées surestimées car les mauvais modèles thermiques ont été utilisés pour modéliser les températures.

Altération du basalte

Érosion

Cette paroi rocheuse montre des veines sombres de fer mobilisé et précipité dans du basalte kaolinisé à Hungen, région de Vogelsberg, Allemagne.
Basalte kaolinisé près de Hungen, Vogelsberg, Allemagne

Par rapport aux roches granitiques exposées à la surface de la Terre, les affleurements de basalte s'altèrent relativement rapidement. Cela reflète leur teneur en minéraux qui cristallisent à des températures plus élevées et dans un environnement plus pauvre en vapeur d'eau que le granit. Ces minéraux sont moins stables dans l'environnement plus froid et plus humide à la surface de la Terre. La granulométrie plus fine du basalte et le verre volcanique que l' on trouve parfois entre les grains accélèrent également l'altération. La forte teneur en fer du basalte fait que les surfaces altérées dans les climats humides accumulent une épaisse croûte d' hématite ou d'autres oxydes et hydroxydes de fer, tachant la roche d'une couleur allant du brun au rouge rouille. En raison de la faible teneur en potassium de la plupart des basaltes, les intempéries convertissent le basalte en argile riche en calcium ( montmorillonite ) plutôt qu'en argile riche en potassium ( illite ). Une altération supplémentaire, en particulier dans les climats tropicaux, convertit la montmorillonite en kaolinite ou gibbsite . Cela produit le sol tropical distinctif connu sous le nom de latérite . Le produit d'altération ultime est la bauxite , principal minerai d'aluminium.

L'altération chimique libère également des cations facilement solubles dans l'eau tels que le calcium , le sodium et le magnésium , qui confèrent aux zones basaltiques une forte capacité tampon contre l' acidification . Le calcium libéré par les basaltes lie le CO 2 de l'atmosphère en formant du CaCO 3 agissant ainsi comme un piège à CO 2 .

Métamorphisme

Basalte métamorphisé d'une ceinture de roches vertes archéennes du Michigan, aux États-Unis. Les minéraux qui donnaient au basalte d'origine sa couleur noire ont été métamorphosés en minéraux verts.

Une chaleur intense ou une grande pression transforme le basalte en ses équivalents de roches métamorphiques . Selon la température et la pression du métamorphisme, ceux-ci peuvent inclure des schistes verts , des amphibolites ou des éclogites . Les basaltes sont des roches importantes dans les régions métamorphiques car ils peuvent fournir des informations vitales sur les conditions de métamorphisme qui ont affecté la région.

Les basaltes métamorphisés sont des hôtes importants pour une variété de minerais hydrothermaux , y compris des gisements d'or, de cuivre et de sulfures massifs volcanogènes .

La vie sur les rochers basaltiques

Les caractéristiques de corrosion communes du basalte volcanique sous-marin suggèrent que l'activité microbienne peut jouer un rôle important dans l'échange chimique entre les roches basaltiques et l'eau de mer. Les quantités importantes de fer réduit, Fe(II), et de manganèse, Mn(II), présentes dans les roches basaltiques fournissent des sources d'énergie potentielles pour les bactéries . Certaines bactéries oxydant le Fe(II) cultivées à partir de surfaces de sulfure de fer sont également capables de se développer avec la roche basaltique comme source de Fe(II). Des bactéries oxydant Fe et Mn ont été cultivées à partir de basaltes sous-marins altérés du mont sous-marin Loihi . L'impact des bactéries sur la modification de la composition chimique du verre basaltique (et donc de la croûte océanique ) et de l'eau de mer suggère que ces interactions pourraient conduire à une application des sources hydrothermales à l' origine de la vie .

Les usages

Le Code d'Hammourabi était gravé sur une plaque de 2,25 m (7 pi 4+12 po) de haut stèle de  basaltevers 1750 av.

Le basalte est utilisé dans la construction (par exemple comme blocs de construction ou dans les fondations ), la fabrication de pavés (à partir de basalte colonnaire) et la fabrication de statues . Le chauffage et l' extrusion du basalte donnent de la laine de roche , qui a le potentiel d'être un excellent isolant thermique .

La séquestration du carbone dans le basalte a été étudiée comme un moyen d'éliminer le dioxyde de carbone, produit par l'industrialisation humaine, de l'atmosphère. Les dépôts sous-marins de basalte, dispersés dans les mers du monde entier, ont l'avantage supplémentaire que l'eau sert de barrière à la réémission de CO 2 dans l'atmosphère.

Voir également

  • Structure en éventail de basalte  - Formation rocheuse composée de colonnes de basalte articulées en colonnes qui se sont effondrées en forme d'éventail
  • Fibre de basalte  - Fibres structurelles filées à partir de basalte fondu
  • Volcanisme bimodal  - Éruption de laves mafiques et felsiques à partir d'un seul centre volcanique
  • Plutonisme  - Théorie géologique selon laquelle les roches ignées de la Terre se sont formées par la solidification de matériaux en fusion
  • Fusion polybare  - Un mode d'origine du magma basaltique
  • Volcan bouclier  - Volcan à profil bas généralement formé presque entièrement de coulées de lave fluide
  • Spilite  - Roche ignée à grain fin, résultant de l'altération du basalte océanique
  • Sideromelane  - Verre volcanique basaltique vitreux
  • Volcan  - Rupture dans la croûte d'une planète qui permet à la lave, aux cendres et aux gaz de s'échapper sous la surface

Références

Sources

  • Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Pétrologie: ignée, sédimentaire et métamorphique (2e éd.). New York : WH Freeman. ISBN 978-0-7167-2438-4.
  • Blatt, Harvey; Middleton, Gérard; Murray, Raymond (1980). Origine des roches sédimentaires (2e éd.). Falaises d'Englewood, New Jersey : Prentice-Hall. ISBN 978-0-13-642710-0.
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  • Schmincke, Hans-Ulrich (2003). Volcanisme . Berlin : Springer. ISBN 978-3-540-43650-8.

Lectures complémentaires

Liens externes