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Sciences de la vie et de la Terre

Détermination de la composition chimique d’une roche

11 / 01 / 2010 | Christelle Villatte

1- Insertion dans la progression pédagogique

1.1- Partie du programme

Niveau concerné : 1ère S

Structure et composition chimique de la Terre interne.
Composition chimique de la Terre : des échantillons naturels aux matériaux inaccessibles.

Seuls les matériaux de la croûte et du manteau supérieur sont observables à la surface de la Terre. Les enveloppes de la Terre, accessibles par échantillonnage, ont des compositions chimiques différentes que l’on détermine à partir de l’étude de roches représentatives. Ces roches sont formées de minéraux et/ou de verre.
La composition chimique des enveloppes de la Terre est dominée par un nombre limité d’éléments dits "majeurs" (Si, O, Mg, Fe, Ca, Na, K, Al) Les principaux minéraux qui hébergent ces éléments sont : olivines, pyroxènes, feldspaths, quartz, amphiboles et micas. La composition chimique des roches est présentée en % massique d’éléments chimiques.

1.2- Place dans la progression

Pré-requis :

Les croûtes océanique et continentale sont composées de roches caractéristiques. Ces roches sont elles-mêmes composées de minéraux caractéristiques.

Problème :

Comment déterminer la composition chimique des croûtes océanique et continentale ?

Observation :

Observation de différents minéraux à l’aide du logiciel Rastop : Les minéraux résultent de l’agencement d’atomes en réseau cristallin.

Hypothèse :

On pourrait assimiler la composition chimique des croûtes à celle des roches les constituant.

Activités :

- Estimation de la composition chimique d’une roche à partir d’une lame mince observée en LPA.
- Comparaison de la composition obtenue avec la composition de la croûte correspondante.

Remarque :

Cet article peut être utilisé en complément de celui de Marie-Jeanne Pellerin : Trois niveaux d’organisation du monde minéral, l’exemple du Granite.

2- Détermination de la composition minéralogique d’une roche : utilisation du logiciel Mesurim Pro (versions 3.12 et 3.4).

2.1- Réaliser un schéma de la lame.

  • Dans le logiciel Mesurim, ouvrir la photo de la lame de la roche observée au microscope polarisant (en LPA).
  • Déterminer les minéraux présents.
  • Réaliser un schéma de la lame : Cliquer sur Outils puis Schéma. Une fenêtre vierge (zone de schéma) apparaît à droite de la photo.
  • Détourer les minéraux et les colorer différemment :
    Pour chaque minéral :
    • Choisir une couleur de trait.
    • Régler l’épaisseur de trait (pas trop épais).
    • Tracer les contours du minéral sur la photo : cliquer sur le bouton gauche de la souris et en le maintenant enfoncé suivre le contour du minéral. Le tracé se fait alors au fur et à mesure dans la zone de schéma. Veiller à bien fermer toutes les lignes.
    • Colorer chaque minéral détouré avec la couleur de son trait : sélectionner le « pot de peinture » et cliquer sur le schéma au niveau de la zone à colorer.

Exemple de résultat avec une photo de lame de gabbro :
photo de lame de gabbro et son schéma {JPEG}

2.2- Sauvegarder le schéma.

  • Transférer le schéma : cliquer sur Fichier puis Transférer. Le schéma devient alors une image.
  • Enregistrer cette image :
    • Avec la version 3.12 : enregistrer cette image au format BMP (sinon les mesures obtenues ensuite seront faussées en raison d’un manque de précision)
    • Avec la version 3.4 : laisser l’enregistrement au format d’origine (msu).
  • Afficher la photo et l’image côte à côte : cliquer sur Fenêtre puis Mosaïque verticale.

2.3- Mesurer le pourcentage de chaque minéral.

  • Cliquer sur Choix - Afficher le décodage des couleurs.
  • Cliquer sur Choix – Outils de mesure – Surface. Une nouvelle fenêtre apparaît.
  • Dans cette nouvelle fenêtre cliquer sur Choix – Afficher les choix.
  • Cliquer sur Choix – Couleur de la surface mesurée. Sélectionner la couleur du minéral dont on veut déterminer le pourcentage.
    Mesurim : mesure de surface {PNG}
  • Cliquer sur l’onglet C1 (composante bleue) puis, sur le schéma, sur le minéral considéré.
    Mesurim : mesure de la surface de la composante bleue {PNG}
  • Cliquer sur l’onglet C2 (composante verte) puis, sur le schéma, sur le minéral considéré.
    Mesurim : mesure de la surface de la composante verte {PNG}
  • Cliquer sur l’onglet C3 (composante rouge) puis, sur le schéma, sur le minéral considéré.
  • Attention : A chaque fois veiller à bien choisir le lien logique avec la condition « et ».
  • Cliquer sur Mesurer. Relever la surface mesurée qui s’affiche (en bas de la fenêtre « Mesure de surface »).
  • Cliquer sur RAZ et refaire la même démarche pour chaque minéral.
    • Résultat obtenu pour les feldspaths plagioclases :
      Surface des feldspaths plagioclases dans Mesurim {PNG}
    • Résultat obtenu pour les pyroxènes :
      Surface des pyroxènes dans Mesurim {PNG}
  • Vérifier que le total des pourcentages fait 100% (ou presque !).

3- Détermination de la composition chimique de la roche : utilisation d’un tableur Excel.

- Ouvrir le fichier Excel ci-joint : « Composition chimique des roches ».

Excel - 18 ko
Composition chimique des roches
Fichier Excel permettant de calculer la composition chimique d’une roche à partir de sa composition minéralogique.


- Pour chaque minéral compléter la ligne « Proportion en surface » (ligne en jaune ici), en utilisant les données obtenues avec Mesurim. La composition chimique en oxydes apparaît alors dans la colonne « Composition de la roche » (colonne en rose ici).
- Noter la composition chimique de la roche.

Copie d'écran du fichier de composition chimique des roches

 

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