Basalte

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 tels minéraux oxydés, le basalte peut acquérir de fortes signatures magnétiques en 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 olivine tholéiitique 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 du fond océanique, éclatés à l'origine au niveau des dorsales médio-océaniques, sont connus sous le nom de MORB (basalte de la dorsale médio-océanique) et sont caractéristiquement faibles en éléments incompatibles. Les basaltes alcalins ont généralement des assemblages minéraux qui manquent d'orthopyroxène mais contiennent de l'olivine. Les phénocristaux de feldspath sont généralement de la labradorite à l'andésine dans la composition. 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 de liquidus et de solidus élevées - les valeurs à la surface de la Terre sont proches ou supérieures à 1 200 ° C (liquidus) et proches ou inférieures à 1 000 ° C (solidus); ces valeurs sont plus élevées que celles des autres roches ignées communes. La majorité des basaltes tholéiitiques se forment à environ 50–100 km de profondeur dans le manteau. De nombreux basaltes alcalins peuvent se former à de plus grandes profondeurs, peut-être aussi loin que 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 masse fondue primaire ou dérivée d'autres types de basalte par fractionnement.

Par définition, basalte est une roche ignée aphanitique (à grain fin) avec généralement 45 à 53% de silice (SiO2) et moins de 10% de feldspathoïde en volume, et où au moins 65% de la roche est du feldspath sous forme de plagioclase . Ceci est conforme à la définition du système de classification de l'Union internationale des sciences géologiques (UISG). C'est le type de roche volcanique le plus répandu sur Terre, étant un élément clé de la croûte océanique ainsi que la principale roche volcanique de nombreuses îles médio-océaniques, notamment l'Islande, les îles Féroé, la Réunion et les îles d'Hawaï.

Principalement de galets et de blocs de basalte noir verdâtre sous-anguleux à sous-arrondi, les autres clastes (environ 10 à 15%) sont des cailloux à des rochers de granit à hornblende avec du feldspath rose

Les basaltes sont utilisés dans la construction et dans la statuaire. Les basaltes, en raison de leur texture fine et isotrope, sont également valorisés comme granulats de forte compacité et de grande résistance mécanique. Certains peuvent être utilisés pour la réalisation du ballast des voies ferrées. La laine de roche est obtenue à partir de basalte ou de roche diabase analogue au basalte, via un procédé de fusion (dans un cubilot dans lequel on ajoute des fondants et du coke pour le porter à 1 500 °C) et d'extrusion. Une méthode de géo-ingénierie, l'altération forcée, envisage l'épandage de basalte finement broyé pour fixer du CO2 atmosphérique dans les sols agricoles.

Sur Terre, la plupart des magmas de basalte se sont formés par fusion par décompression du manteau. 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. Les parties crustales des plaques tectoniques océaniques sont principalement composées de basalte, produit à partir du manteau ascendant sous les dorsales océaniques. Le basalte est l'un des types de roches les plus répandus au monde. Le basalte est la roche la plus typique des grandes provinces ignées. Les plus grandes occurrences de basalte se trouvent dans le fond de l'océan qui est presque entièrement constitué de basalte. Au-dessus du niveau de la mer, le basalte est commun dans les îles hotspots et autour des arcs volcaniques, en particulier ceux sur une croûte mince. Cependant, les plus gros volumes de basalte sur terre correspondent aux basaltes des crues continentales. On sait que les basaltes des inondations continentales existent dans les pièges 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 du Karoo en Afrique du Sud, le plateau du fleuve Columbia à Washington et Oregon. De nombreux archipels et nations insulaires ont une majorité écrasante de leur substrat rocheux exposé constitué de basalte en raison de la présence au-dessus de points chauds, par exemple l'Islande et Hawaiʻi. Les basaltes anciens du Précambrien ne se trouvent généralement que dans les ceintures de pli et de poussée, et sont souvent fortement métamorphosés. Celles-ci sont connues sous le nom de ceintures de roches vertes, car le métamorphisme de basalte produit du chlorite, de l'actinolite, de l'épidote et d'autres minéraux verts.

Par rapport aux roches ignées les plus courantes, les compositions de basalte sont riches en MgO et CaO et pauvres en SiO2 et les oxydes alcalins, c'est-à-dire Na2O + K2O, conformément à la classification TAS. Le basalte a généralement une composition de 45 à 55% en poids de SiO2, 2 à 6% en poids d'alcalins totaux, 0,5 à 2,0% en poids de TiO2, 5 à 14% en poids de FeO et 14% en poids ou plus d'Al2O3. Les teneurs en CaO sont généralement proches de 10% en poids, celles en MgO généralement comprises entre 5 et 12% en poids. Les basaltes à haute teneur en alumine ont des teneurs en aluminium de 17 à 19% en poids d'Al2O3; les boninites ont des teneurs en magnésium (MgO) allant jusqu'à 15 pour cent. Les roches mafiques rares riches en feldspathoïdes, semblables aux basaltes alcalins, peuvent avoir des teneurs en Na2O + K2O de 12% ou plus. L'abondance du lanthanide ou des éléments de terres rares (REE) peut être un outil de diagnostic utile pour aider à expliquer l'histoire de la cristallisation minérale lorsque la masse fondue refroidit. En particulier, l'abondance relative de l'europium par rapport aux autres REE est souvent nettement supérieure ou inférieure, et appelée anomalie de l'europium. Cela se produit parce que Eu peut remplacer le Ca dans le feldspath plagioclase, contrairement à tous les autres lanthanides, qui ont tendance à ne former que 3+ cations. Les basaltes de la dorsale médio-océanique (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 alcalins totaux et en oligo-éléments incompatibles, et ils ont des motifs relativement plats d'éléments de terres rares (REE) normalisés aux valeurs du manteau ou de la chondrite. En revanche, les basaltes alcalins ont des motifs normalisés hautement enrichis en REE léger, et avec de plus grandes abondances de REE 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 beaucoup étudiées. Bien que les compositions MORB soient distinctives par rapport aux compositions moyennes de 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 plages dans différents bassins océaniques. Les basaltes des dorsales médio-océaniques ont été subdivisés en variétés telles que normales (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 rares, tels que He / 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 pour les basaltes des îles océaniques que l'on pense être dérivés des panaches du manteau. Les roches mères pour les fondations partielles comprennent probablement à la fois de la péridotite et de la pyroxénite (p. Ex., Sobolev et al., 2007).

Le mot «basalte» est finalement dérivé des basaltes latins tardifs, une faute d'orthographe des basanites latins «pierre très dure», qui a été importée du grec ancien βασανίτης (basanites), de βάσανος (basanos, «pierre de touche») et peut-être originaire de bauhun égyptien "ardoise". Le terme pétrologique moderne de basalte décrivant une composition particulière de roche dérivée de lave provient de son utilisation par Georgius Agricola en 1556 dans son célèbre ouvrage sur l'exploitation minière et la minéralogie De re metallica, libri XII. Agricola a appliqué du «basalte» à la roche noire volcanique du Schloßberg (colline du château local) à Stolpen, croyant qu'il s'agissait de la «pierre très dure» décrite par Pline l'Ancien dans Naturalis Historiae.