Basalte
Le basalte est une roche volcanique très courante de couleur sombre, composée de plagioclase calcaire (généralement de la labradorite), de clinopyroxène (augite) et de minerai de fer (magnétite titanifère). Le basalte peut également contenir de l’olivine, du quartz, de la hornblende, de la néphéline, de l’orthopyroxène, etc. Le basalte est un équivalent volcanique du gabbro.
Le basalte est une roche à grain fin et de couleur sombre. La couleur noire est donnée au basalte par le minéral du groupe pyroxène, l’augite. La largeur de l’échantillon est de 12 cm.
Le basalte est généralement noir ou gris foncé et relativement sans caractéristiques. Il est composé de grains minéraux qui sont le plus souvent indiscernables à l’œil nu. Le basalte peut également contenir du verre volcanique. Le basalte peut contenir des phénocristaux (des cristaux plus gros au sein d’une masse de fond à grains fins) et des vésicules (des trous qui ont été remplis par des gaz volcaniques).
La couleur noire est donnée au basalte par le pyroxène et la magnétite. Ces deux éléments contiennent du fer et c’est la raison pour laquelle ils sont noirs. C’est donc encore le fer qui est responsable de la coloration du basalte. Le plagioclase, volumétriquement généralement le constituant le plus important, est le plus souvent de couleur gris pâle.
La lave de basalte coulant à Hawai’i (volcan Kilauea, évent Pu’u O’o).
Le basalte est un type de roche majeur qui se produit dans pratiquement tous les contextes tectoniques. Le basalte est clairement la roche volcanique la plus courante sur Terre et les roches basaltiques (y compris le gabbro, la diabase et leurs équivalents métamorphisés) sont les roches les plus courantes de la croûte2. Le basalte est également commun sur la Lune et les autres planètes rocheuses du système solaire.
Qu’est-ce qui rend le basalte si commun ? Le basalte est le constituant originel de la croûte à partir duquel presque tous les autres types de roches ont évolué. Le basalte se forme lorsque les roches du manteau (péridotite) commencent à fondre. Les roches fondent de manière incongrue. Cela signifie essentiellement que la fonte qui se forme a une composition différente de celle des roches mères. Bien sûr, cela ne peut se produire que si les roches ne fondent que partiellement, mais c’est exactement ce qui se passe dans le manteau supérieur. Il fond partiellement pour donner un magma basaltique moins dense qui remonte vers le haut pour former une nouvelle croûte océanique dans les dorsales médio-océaniques ou des volcans et des intrusifs (dikes, sills) dans de nombreux autres régimes tectoniques. Le basalte est la roche mère d’autres roches volcaniques plus évoluées comme la dacite, la rhyolite, etc.
Des galets de basalte près de la pointe sud de La Palma se transformant lentement en sable noir typique des îles océaniques volcaniques.
Un échantillon de basalte prélevé près de la Chaussée des Géants, en Irlande du Nord. Largeur de l’échantillon 8 cm.
Le gabbro est un équivalent à gros grains (intrusif) du basalte. Cet échantillon de gabbro provient de La Plama. La Palma est une île océanique, mais certaines parties sont soulevées et il y a de profonds ravins comme la Caldera de Taburiente qui entaille profondément l’intérieur de l’île et permet aux roches intrusives comme le gabbro d’être exposées. Largeur de l’échantillon 10 cm.
Les roches basaltiques peuvent porter des xénolites provenant du manteau. Voici un xénolithe de dunite vert vif à l’intérieur d’un basalte d’Hawai’i. Largeur de l’échantillon 8 cm.
Le basalte a une définition chimique stricte. Il est défini dans le diagramme TAS présenté ci-dessus. Le basalte est une roche ignée qui contient plus de 45 et moins de 52 % de SiO2 et moins de cinq pour cent d’alcalis totaux (K2O + Na2O)3.
Des types de roches voisines comme l’andésite basaltique, la basanite, la picrite (picrobasalte), le trachybasalte et même des roches plus éloignées comme la phonotéphrite ou l’andésite peuvent avoir un aspect très similaire et être facilement confondues avec le basalte dans de nombreux cas.
Le basalte est répandu dans de nombreux régimes tectoniques, mais il existe de légères variations dans la composition chimique qui permettent une classification plus précise. MORB est un acronyme pour « basalte de la dorsale médio-océanique » et OIB pour « basalte des îles océaniques ». MORB résulte de la fusion partielle du manteau supérieur qui est déjà recyclé de nombreuses fois tandis que OIB provient au moins en partie d’une partie plus profonde du manteau (panaches mantelliques de source profonde qui alimentent des points chauds comme Hawaï ou les îles Canaries) et est donc moins appauvri en éléments chimiques incompatibles.
L’andésite est similaire au basalte, mais elle contient plus de silice et est généralement de couleur plus claire. Les cristaux blancs sont des phénocristaux de plagioclase, mais ils contiennent moins de Ca et plus de Na que le plagioclase du basalte. L’andésite est un produit très courant du volcanisme de la zone de subduction. Santorin, Grèce. Largeur de l’échantillon 7 cm.
Composition
Composition chimique moyenne du basalte déterminée par 3594 analyses chimiques de roches basaltiques2 (les chiffres sont des pourcentages massiques, recalculés sans volatilité pour totaliser 100%):
SiO2 – 49,97
TiO2 – 1,87
Al2O3 – 15,99
Fe2O3 – 3.85
FeO – 7,24
MnO – 0,20
MgO – 6,84
CaO – 9,62
Na2O – 2,96
K2O – 1,12
P2O5 – 0,35
Les minéraux qui hébergent ces éléments chimiques (la composition chimique des roches ignées est traditionnellement exprimée en oxydes) sont l’augite, le plagioclase et la magnétite titanifère. Ces minéraux sont difficiles à mettre en évidence car ils sont trop petits pour être vus dans un basalte typique, mais certaines roches basaltiques sont porphyriques (on peut voir beaucoup de roches porphyriques ici : porphyre) et montrent bien certains de ces minéraux (malheureusement pas la magnétite, cependant).
Porphyrite de basalte de l’île de Mull, en Écosse, avec de nombreux phénocristaux de plagioclase. La roche mesure 8 cm de long. 
Porphyrite basaltique de Tenerife. Les phénocristaux sont des plagioclases (blanc) et des augites (noir). Largeur de l’échantillon 14 cm.
Les cristaux de magnétite sont toujours microscopiques dans le basalte, mais ils forment parfois des bandes noires dans le sable clair. On trouve ici des minéraux lourds (principalement de la magnétite) comme résidu de l’altération des roches basaltiques. White Park Bay, Irlande du Nord.
Roche basaltique (très probablement de la basanite) de la Caldera de Taburiente, La Palma. Le noir est du pyroxène augite, l’orange est de l’olivine ou plus précisément ce qu’il en reste. Les taches orange sont d’anciens cristaux d’olivine qui sont maintenant composés d’un mélange de silicates et d’oxydes de fer connu sous le nom d’iddingsite. L’olivine est un minéral commun dans de nombreuses roches basaltiques. Largeur de vue 10 cm.
Un autre basalte (chimiquement probablement un picrobasalte) avec beaucoup d’olivine (l’olivine fraîche est vert vif, mais elle devient de plus en plus jaune en vieillissant). Oahu, Hawai’i. Largeur de l’échantillon 6 cm.
Le basalte sur le terrain
Le basalte subaérien forme des coulées de lave ou des champs et cônes pyroclastiques. Les deux principaux types de coulées de lave basaltique sont la lave aa et la lave pahoehoe.
La lave de type aa présente une croûte irrégulière rugueuse et caillouteuse tandis que la lave de type pahoehoe est lisse. La croûte de lave de type aa est brisée en morceaux alors que la pahoehoe conserve sa continuité. Les deux types de coulées de lave sont massifs sous la croûte et cet intérieur massif peut être colonnaire. Les colonnes sont séparées les unes des autres par d’étroites fissures qui se forment parce que le magma basaltique en refroidissement se contracte. Les fissures commencent à se former à la surface et se propagent en profondeur à mesure que la lave refroidit. Le basalte sous-marin forme généralement des coussins. Le basalte en coussin se forme à la suite d’un refroidissement très rapide. La partie extérieure du coussin en formation se refroidit très rapidement au contact de l’eau de mer froide tandis que l’intérieur se remplit encore de lave en fusion.
Le basalte forme surtout des coulées de lave car il fait partie des types de magma les moins visqueux et ne génère donc pas d’éruptions volcaniques explosives, mais il arrive que des matériaux pyroclastiques se forment lorsque le magma contient davantage de gaz volcaniques. Les roches basaltiques peuvent être projetées hors des cheminées volcaniques sous forme de lapilli (singulier : lapillus) et de bombes volcaniques. Les volcans basaltiques sont alimentés par des dykes (corps rocheux intrusifs planaires lorsqu’ils sont solidifiés qui traversent d’autres roches) et des filons-couches (similaires aux dykes mais généralement parallèles aux plans de litage préexistants).
Coulée de lave basaltique du volcan Kilauea à Hawai’i.
La lave A au premier plan. La Palma, îles Canaries.
La lave de Pahoehoe (lave rugueuse). La Palma, îles Canaries.
Colonnes de basalte. Chaussée des Géants, Irlande du Nord.
Lave en coussin près de Fasoula, ophiolite de Troodos, Chypre. La lave en coussin est très courante sur Terre, mais difficile à trouver car elle se trouve presque entièrement au fond de l’océan. On peut en trouver des exemples sur terre généralement là où l’ancien plancher océanique est tectoniquement comprimé entre deux blocs de croûte continentale.
Lapillus scoriacé de l’Etna, en Italie. Malgré ses 5 cm de largeur, il ne pèse que 15 grammes car il est rempli de bulles de gaz (vésicules). Un type de roche similaire avec une composition felsique est la pierre ponce.
Parfois, les dykes sont si proches les uns des autres que l’affleurement entier en est composé. Ces dykes en nappe à Chypre alimentaient autrefois des volcans au fond de l’océan.
Les dykes sont composés de basalte et de diabase. La diabase n’est rien d’autre que du basalte à gros grains. Voici un contact entre du basalte (à gauche) et de la diabase à Chypre. Le dyke basaltique est à grain fin car il est plus jeune et a été refroidi (il a perdu rapidement de la chaleur au profit du dyke de diabase à droite).
Les colonnes dans le basalte sont perpendiculaires au front de refroidissement. Dans ce cas, il est évident que le basalte a formé un tube (tunnel de lave rempli). De tels conduits sont des phénomènes courants dans les îles volcaniques et constituent un moyen pour le volcan de s’agrandir car le magma peut s’écouler sur de grandes distances à l’intérieur de ces tubes thermiquement isolés avant de se solidifier. Tenerife, îles Canaries.
Les digues et les filons-couches sont souvent visibles au sol et peuvent devenir des reliefs remarquables. Salisbury Crags à Édimbourg est un seuil basaltique.
Métamorphisme et altération
Le basalte est en grande partie composé de minéraux peu résistants aux intempéries. Par conséquent, le basalte dans son ensemble a également tendance à se désintégrer plus rapidement que le granite et les autres types de roches felsiques. La magnétite est l’un des minéraux communs les plus résistants du basalte et constitue l’essentiel des sables minéraux lourds. D’autres minéraux se désintègrent et libèrent leurs composants dans l’eau sous forme d’ions ou forment des minéraux argileux. Le fer et l’aluminium font partie des ions les moins mobiles et ont donc tendance à former des dépôts latéritiques enrichis en ces éléments.
Le basalte se métamorphose en un certain nombre de types de roches différentes, en fonction de la pression, de la température et de la nature des composés volatils qui réagissent avec les minéraux du basalte. Les roches métamorphiques les plus courantes avec un protolithe basaltique sont le schiste chloriteux, l’amphibolite, le blueschiste et l’éclogite.
Le sable noir se forme dans les îles volcaniques lorsque le quartz et les grains biogènes ne sont pas disponibles. Voici une falaise basaltique et du sable noir à La Palma, aux Canaries.
Le schiste à chlorite est une roche ignée mafique métamorphisée de bas grade, souvent avec un protolithe basaltique. La chlorite, minéral silicate à feuille verte contenant du fer, donne un clivage en lamelles à la roche. Largeur de l’échantillon 13 cm.
Etymologie
Le terme « basanite » était déjà utilisé dans l’Antiquité et « basalte » est probablement une transcription fautive de basanite. C’est le savant allemand Agricola (Georg Bauer) qui a mentionné pour la première fois le terme « basalte » en 1546. Il faisait référence à des roches noires colonnaires de Stolpen (près de Dresde en Allemagne) qui sont effectivement des basaltes même selon les principes de classification modernes1.
1. Tomkeieff, S. I. (1983). Dictionnaire de la pétrologie
2. Best, Myron G. (2002). Pétrologie ignée et métamorphique
3. Le Maitre, R. W. (2005). Les roches ignées : Une classification et un glossaire des termes : Recommandations de la sous-commission de l’Union internationale des sciences géologiques sur la systématique des roches ignées