Basalte

Basalte

Le basalte est une roche magmatique issue d'une lave refroidie rapidement et caractérisée par sa composition minéralogique: plagioclases (50 %), de pyroxènes (25 à 40 %), d'olivine (10 à 25 %), et de 2 à 3 % de magnétite. Sur Terre, elle a une origine volcanique et est un des constituants principaux de la croûte océanique. Sur la Lune, elle constitue la surface des mers lunaires. Ce serait un constituant important des croûtes de Mars^[1], Vénus^[2] et Mercure^[3].

Le mot basalte est emprunté au latin basaltes, lui-même probablement dérivé d'un terme éthiopien signifiant « roche noire ».

Le basalte est une roche mélanocrate à holomélanocrate (sombre à très sombre) à structure microlithique, qui est issue de la fusion partielle du manteau terrestre de composition péridotitique (lherzolite).

Les plus grands épanchements basaltiques connus sont les trapps de Sibérie en Russie, les trapps du Deccan en Inde, le plateau de la Columbia aux États-Unis ou encore les laves triasiques nord-américaines. La structure basaltique la plus célèbre est sans doute la chaussée des Géants en Irlande, où l'on peut admirer des orgues basaltiques (formations en forme de colonnes, généralement de coupe hexagonale). En France, ils se rencontrent principalement dans le Massif central. Les régions sombres de la Lune (les « mers ») sont formées de basaltes^[4].

Le basalte est une roche basique. Les roches plutoniques de même composition minéralogique sont les gabbros.

Classification des basaltes

Les basaltes se classent par leur taux de saturation en silice.

Lorsque le basalte n'atteint pas le plan de saturation de la silice, de la néphéline [SiAlO₄]Na est exprimée. C'est le domaine des basanites, et, à l'approche du plan de saturation, celui du basalte alcalin à olivines. Au-delà du plan de saturation, c'est le domaine tholéiitique, avec le basalte tholéiitique, si le quartz n'est pas exprimé, et le quartz tholéiite sinon.

Les néphélinites et mélilitites

Les néphélinites et mélilitites sont des roches holofeldspathoïdiques. Elles ne se trouvent que dans les rifts, généralement en fin de vie.

La basanite

La basanite est caractéristique du volcanisme intraplaques ponctuel et de faible volume. En France, on la trouve dans les rifts rhénan, de Limagne et des Causses.

Le basalte alcalin à olivine

Le basalte alcalin à olivine est une roche ubiquiste. On le trouve dans le volcanisme intraplaques océanique et continental lorsque celui-ci est de faible volume.

Le basalte tholéiitique

Le basalte tholéiitique (ou olivine tholéiite, ou tholéiite à olivine) constitue les fonds océaniques. Les MORB (MORB = basalte de dorsale, de l'anglais Mid Ocean Ridge Basalt) – K₂O inférieur à 0,2 % et TiO₂ inférieur à 2,0 % sont les constituants essentiels de la croûte océanique. Il se trouve également dans le volcanisme intraplaques océanique et continental. Il contient un orthopyroxène normatif (non exprimé).

La tholéiite à quartz

La tholéiite à quartz (ou quartzique) est beaucoup plus rare. Cette dénomination est trompeuse car on ne trouve jamais de quartz dans ces roches. Le quartz apparaît seulement virtuellement dans la normalisation de la composition chimique.

L'origine des basaltes

Le magma à l'origine des basaltes provient de la fusion partielle des roches du manteau terrestre. Le manteau est constitué de péridotite dans sa partie supérieure. Un modèle de péridotite a été avancé : la pyrolite. Le géotherme ne croise le solidus de la pyrolite que si elle est hydratée (0,1 %). Il n'y a pas de fusion en dessous de la LVZ car nous arrivons dans une zone de pyrolite sèche.

Selon la pression à laquelle se fait la fusion partielle, les minéraux affectés par la fusion ne sont pas les mêmes. Pour des taux de fusion faibles, le liquide est riche en eau et en alcalins : on obtient des basanites ou des basaltes alcalins à olivines. Pour des taux de fusion élevés, le liquide est plus riche en calcium, fer et magnésium, et on obtient des olivines tholéiites.

Au niveau des points chauds, le taux de fusion de la pyrolite va de 5 % en périphérie, avec formation de basanite, à 30 % au centre, avec formation d'olivine tholéiite. Lorsque le taux de fusion est de 10 %, il y a formation de basalte alcalin à olivines.

Au niveau des rides médio-océaniques, le taux de fusion est de 30 %, et nous obtenons de l'olivine tholéiite.

Orgues basaltiques

Les orgues basaltiques ou les colonnes basaltiques sont une formation géologique composée de colonnes régulières. Elle résulte de la solidification et de la contraction thermique d'une coulée basaltique peu de temps après son émission. La partie inférieure, qui se refroidit ou s'assèche plus lentement, se fracture de la surface vers la profondeur sous formes de prismes sub-verticaux à section hexagonale d'ordre décimétrique. Ces colonnes sont surmontées d'une zone de petits prismes moins réguliers (ou « faux prisme ») pouvant s'associer en gerbes.

La genèse des orgues a été mise en équation par Lucas Goehring et ses collègues de l'Université de Toronto. La loi d'échelle mise en évidence relie la largeur entre deux fissures aux propriétés du milieu et au flux de chaleur ou d'humidité. Elle est vérifiée avec un modèle basé sur de la fécule de maïs qui se comporte comme de la lave. La régularité des colonnes basaltiques de la Chaussée des Géants en Irlande du Nord serait ainsi due à une perte de chaleur constante.

Exemple : l'orgue du Bras de la Plaine à l'île de La Réunion.

Utilisations

Les basaltes sont utilisés dans la construction et dans la statuaire^[5]. 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^[6]. 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 1500 °C) et d'extrusion.

Notes et références