La pétrologie magmatique étudie les processus qui forment les roches issues du refroidissement d'un magma, tandis que la pétrographie se limite à leur description. Ce chapitre introduit le magma comme liquide silicaté, sa composition chimique exprimée en oxydes, et la première grande distinction chimique entre roches acides, intermédiaires, basiques et ultrabasiques — un repère utilisé dans tout le reste du module et très fréquent en examen.
1. Pétrologie et pétrographie
La pétrologie est l'étude des processus responsables de la formation des roches (fusion, cristallisation, différenciation), alors que la pétrographie s'attache à décrire les roches : composition minéralogique, composition chimique, fabrique (texture, structure) et relations spatio-temporelles avec les formations voisines. Les roches magmatiques (ou ignées) résultent de la cristallisation d'un magma, en profondeur (plutonisme, roches plutoniques) ou en surface (volcanisme, roches volcaniques).
2. La nature des magmas
Un magma est un liquide silicaté naturel, à haute température, éventuellement chargé de cristaux en suspension (magma polyphasé) et pouvant contenir une phase fluide (volatils dissous ou exsolvés). Sa composition chimique est complexe : on y reconnaît généralement une douzaine d'éléments majeurs (Si, Al, Ti, Fe, Mg, Mn, Ca, Na, K, P) associés à l'oxygène, auxquels s'ajoutent des éléments volatils en proportion très variable — eau (H2O), dioxyde de carbone (CO2), fluor, chlore et soufre. Les propriétés physiques du magma (température, densité, viscosité) dépendent directement de cette composition : plus un magma est riche en silice et pauvre en volatils, plus il est visqueux et se déplace lentement.
La viscosité est la propriété physique clé du comportement d'un magma : un magma felsique, riche en silice et en tétraèdres SiO4 polymérisés, est visqueux et favorise les éruptions explosives ; un magma mafique, pauvre en silice, est fluide et s'écoule en coulées. La teneur en volatils module ce comportement : leur exsolution brutale en surface (baisse de pression) est le moteur des explosions volcaniques.
3. La composition chimique en oxydes
Par convention, la composition chimique d'une roche magmatique se présente sous forme d'oxydes (SiO2, TiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O, P2O5), obtenue par analyse chimique globale (roche totale). Le SiO2 est l'oxyde majeur : sa teneur commande la classification chimique la plus simple des roches magmatiques et corrèle étroitement avec la minéralogie observée sur le terrain.
4. Les quatre classes de teneur en silice
Sur la base de la teneur en SiO2, on distingue quatre grands groupes : les roches acides (SiO2 supérieure à 66 %, ex. rhyolite, granite), les roches intermédiaires (SiO2 entre 52 et 66 %, ex. andésite, diorite), les roches basiques ou mafiques (SiO2 entre 45 et 52 %, ex. basalte, gabbro) et les roches ultrabasiques ou ultramafiques (SiO2 inférieure ou égale à 45 %, ex. péridotite). Cette gradation acide → ultrabasique s'accompagne d'une diminution de la viscosité et d'une augmentation de la densité et de la teneur en fer et magnésium.
Liquide silicaté naturel de haute température, pouvant contenir des cristaux en suspension et une phase fluide volatile ; il donne naissance aux roches magmatiques par cristallisation.
Résistance d'un liquide à l'écoulement ; pour un magma, elle augmente avec la teneur en silice et diminue avec la température et la teneur en eau dissoute.
| Classe | SiO2 | Exemple plutonique | Exemple volcanique |
|---|---|---|---|
| Acide | > 66 % | Granite | Rhyolite |
| Intermédiaire | 52 à 66 % | Diorite | Andésite |
| Basique (mafique) | 45 à 52 % | Gabbro | Basalte |
| Ultrabasique (ultramafique) | ≤ 45 % | Péridotite | — |
Les quatre classes chimiques à connaître
- Pétrologie = étude des processus de formation ; pétrographie = description des roches.
- Magma = liquide silicaté + cristaux éventuels + phase fluide (H2O, CO2, F, Cl).
- Composition chimique exprimée en oxydes (SiO2, Al2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O, K2O…).
- Quatre classes selon SiO2 : acide (> 66 %), intermédiaire (52-66 %), basique (45-52 %), ultrabasique (≤ 45 %).
- Viscosité augmente avec la silice, diminue avec la température et l'eau dissoute.
Les facultés marocaines demandent souvent de classer un basalte, une andésite et une rhyolite à partir d'une analyse chimique donnée (tableau d'oxydes). Retiens bien les seuils de SiO2 (45, 52, 66 %) et associe systématiquement chaque équivalent plutonique et volcanique. Piège classique : confondre roche basique (SiO2 faible) et roche « basale » ou inverser acide/basique avec le pH, qui n'a rien à voir ici.