Rhyolite : Formation et géologie Variétés
Linas JuozenasPartager
Rhyolite : formation, géologie et variétés
La rhyolite est le pendant volcanique du granite : une roche riche en silice produite lorsque le magma évolué atteint des niveaux crustaux peu profonds ou émerge à la surface. Son histoire géologique inclut des dômes de lave visqueuse, des marges vitreuses, des éruptions explosives riches en ponce, des nappes soudées d'écoulement de cendres, des sphérulites dévitrifiées et des cavités remplies ultérieurement de silice.
Identité géologique
La rhyolite est une roche volcanique felsique, généralement riche en silice et dominée par une chimie quartz-feldspath. Elle est l'équivalent extrusif du granite, mais elle refroidit à la surface ou près de celle-ci, développant ainsi souvent une texture fine, vitreuse, porphyrique, à bandes ou pyroclastique plutôt que les cristaux grossiers entrelacés du granite.
La rhyolite typique contient du quartz et du feldspath alcalin, généralement de la sanidine ou de l'orthose, du plagioclase, et des quantités mineures de biotite, hornblende, magnétite, zircon, apatite ou autres accessoires. Sa teneur élevée en silice, généralement autour de 69 à 77 % en poids de SiO2, rend la fusion visqueuse. Cette viscosité contrôle une grande partie de la géologie distinctive de la rhyolite : la lave se déplace lentement, les gaz s'échappent difficilement, et les éruptions peuvent alterner entre des dômes lents et une fragmentation explosive.
Position compositionnelle
La rhyolite se situe à l'extrémité riche en silice de la classification des roches volcaniques courantes. Elle est plus claire et plus riche en quartz et feldspath alcalin que la dacite ou l'andésite, et peut inclure du verre lorsque le refroidissement est rapide.
Gamme de textures
Elle peut être aphanitique, porphyrique, à bandes d'écoulement, sphérulitique, vésiculaire, amygdaloïdale, obsidienne, perlitiques, ponceuse ou soudée en tuf d'écoulement de cendres.
Pourquoi la famille est large
L'obsidienne, la perlite, le ponce, la pierre à poix, l'ignimbrite, le tuf soudé et les roches hôtes contenant des thundereggs peuvent tous faire partie des systèmes volcaniques rhyolitiques lorsque leur chimie et leur contexte géologique correspondent.
Comment se forme la rhyolite
La rhyolite se forme lorsqu'un magma devient très évolué, riche en silice et contenant des volatils, puis refroidit sous forme de lave, de verre ou de matériau d'écoulement de cendres. Le cheminement depuis la fusion source jusqu'à la roche finie peut se résumer en une séquence de génération de fusion, stockage, éruption, refroidissement et altération.
Un magma felsique est généré
Le magma rhyolitique peut provenir de la fusion partielle de la croûte continentale, de la cristallisation fractionnée d'un magma plus mafique, ou d'une combinaison de cristallisation et d'assimilation crustale. À mesure que les minéraux cristallisent hors du magma, le liquide restant s'enrichit en silice, alcalins, eau, fluor et autres composants incompatibles.
Le magma évolue dans des réservoirs peu profonds
Les phénocristaux de quartz et de feldspath peuvent commencer à croître dans une chambre ou un conduit crustal peu profond. L'eau et les gaz dissous s'accumulent, tandis que le magma devient épais, visqueux et difficile à dégazer. Ce magma stocké peut ensuite alimenter des dômes, des coulées de lave, des éruptions explosives ou des corps porphyriques peu profonds.
Le style d'éruption divise le registre
Si le gaz s'échappe progressivement, la rhyolite peut s'extruder sous forme de dôme ou de coulée, conservant souvent des bandes d'écoulement et des marges vitrées. Si la pression est libérée violemment, le magma se fragmente en cendres, pierre ponce, lapilli et courants de densité pyroclastiques qui peuvent recouvrir les paysages sous forme de tuf ou d'ignimbrite.
Le refroidissement détermine les textures du verre ou des cristaux
Un refroidissement rapide peut produire de l'obsidienne ou du verre pumiceux. Un refroidissement plus lent et une dévitrification ultérieure peuvent produire une matrice microcristalline de quartz-feldspath, des sphérulites, des lithophyses et des fissures perlitiques. Les cendres soudées peuvent aplatir les fragments de pierre ponce en stries appelées fiammes.
Les fluides ultérieurs modifient la roche
Les fluides hydrothermaux et l'altération peuvent tacher les bandes avec des oxydes de fer, altérer les feldspaths et les minéraux mafiques, hydrater le verre en perlite, remplir les vésicules de calcédoine, quartz, opale, calcite ou zéolites, et produire les cavités tapissées de silice observées dans les hôtes rhyolitiques contenant des thundereggs.
Contextes géologiques
La rhyolite est la plus courante lorsque la fusion crustale, les chambres magmatiques de longue durée ou une cristallisation fractionnée étendue produisent un magma felsique évolué. Elle est particulièrement caractéristique des provinces volcaniques continentales, des systèmes de caldeira et de certains contextes de rift ou de point chaud.
Arcs volcaniques continentaux
Au-dessus des zones de subduction, des magmas riches en eau remontent dans la croûte continentale, où la cristallisation fractionnée et la fusion crustale peuvent générer des magmas dacitiques à rhyolitiques. L'andésite et la dacite peuvent être plus courantes, mais la rhyolite se développe lorsque l'évolution est particulièrement poussée.
Systèmes de caldeira
De grands réservoirs felsiques peuvent émettre d'énormes volumes de tuf d'écoulement de cendres, s'effondrer en caldeiras, puis produire des dômes résurgents, des dykes annulaires et des séquences empilées d'ignimbrites. Yellowstone, Long Valley et la zone volcanique de Taupō sont des exemples bien connus de volcanisme en caldeira rhyolitique.
Rifts continentaux et points chauds
L’extension et un flux thermique élevé peuvent générer des magmas rhyolitiques, y compris des types peralkalins tels que la comendite et la pantellérite. Ceux-ci peuvent contenir des amphiboles alcalines ou des pyroxènes inhabituels et produire des verres sombres ou des signatures chimiques distinctives.
Corps subvolcaniques peu profonds
Les dykes, sills, laccolithes et petites intrusions peuvent alimenter des dômes ou des dépôts de cendres. Leur refroidissement plus lent peut produire un porphyre rhyolitique, où des phénocristaux de quartz et de feldspath sont enchâssés dans une matrice felsique fine.
Gamme chimique au sein de la rhyolite
Toutes les rhyolites n’ont pas la même chimie. Les rhyolites peralumineuses sont relativement riches en aluminium et peuvent être associées à des phases riches en fluor comme la topaze ou la fluorite. Les rhyolites peralkalines ont une teneur en sodium plus potassium supérieure à celle en aluminium et peuvent contenir des minéraux tels que l’aegirine ou l’arfvedsonite. Ces distinctions sont importantes en pétrologie, pour l’interprétation sur le terrain et la comparaison des localités.
Faciès éruptifs et déposés
Les systèmes rhyolitiques produisent plus d’un type de corps rocheux. Identifier la rhyolite sur le terrain signifie souvent déterminer si le matériau s’est formé comme une lave, un verre, un dépôt de chute, un flux pyroclastique, une intrusion peu profonde ou une roche hôte contenant des cavités altérées ultérieurement.
| Faciès | Comment cela se forme | Expression typique sur le terrain |
|---|---|---|
| Dômes et coulées | La lave très visqueuse s’extrude lentement d’une bouche et s’accumule près de la source ou avance sous forme de coulée épaisse et lobée. | Massifs à parois abruptes, bandes de coulée, carapaces en blocs, marges vitrifiées, brèches et zones locales d’obsidienne. |
| Marges de coulée d’obsidienne | La fusion rhyolitique se refroidit rapidement, inhibant la croissance cristalline et préservant le verre volcanique. | Verre noir brillant, gris, brun ou acajou avec fracture conchoïdale et bords tranchants. |
| Ponce et pumicite | Le magma riche en gaz se dilate rapidement lors d’une éruption explosive, créant un verre très vésiculaire. | Fragments légers et mousseux, dépôts de chute de ponce, cendres riches en ponce ou lentilles de ponce dans l’ignimbrite. |
| Dépôts de chute pyroclastique | Les cendres, la ponce et les lapilli retombent des colonnes éruptives. | Couches de cendres stratifiées, gradation granulométrique, lapilli de ponce et nappes étendues de retombées aériennes. |
| Ignimbrite et tuf soudé | Les courants pyroclastiques chauds déposent des cendres et de la ponce ; si la température est suffisante, les éclats de verre et la ponce se compactent et se soudent. | Tissu eutaxitique, fiammes de ponce aplaties, jointures colonnaires, zones de soudure dense et dépôts en couches. |
| Porphyre rhyolitique | Le magma refroidit dans des conduits peu profonds, des dykes, des sills ou des corps subvolcaniques avant ou sans éruption. | Phénocristaux de quartz et de feldspath dans une matrice fine, localement avec des marges refroidies et des halos d'altération. |
| Roche hôte contenant des thundereggs | Les cavités gazeuses, lithophyses ou nodules dans les roches volcaniques rhyolitiques sont ensuite tapissés ou remplis par des fluides riches en silice. | Nodules arrondis avec calcédoine, agate, quartz, opale ou autres minéraux de silice à l’intérieur d’un hôte rhyolitique. |
Variétés et formes rhyolitiques associées
De nombreux matériaux rhyolitiques nommés sont des variétés par texture plutôt que des espèces minérales distinctes. Le même système de magma felsique peut produire de la rhyolite compacte, du verre, de la ponce, de la perlite, du tuf soudé et des nodules remplis de cavités.
| Matériau ou variété | Chemin de formation | Indices de texture | Interprétation géologique |
|---|---|---|---|
| Rhyolite à bandes d’écoulement | La lave visqueuse est cisaillée, pliée et étirée lors d’un mouvement lent. | Bandes ondulées, rubans, couches pliées, taches d’oxydes et variation de couleur du pâle au rouille. | Enregistre l’écoulement dans un dôme de lave riche en silice, une coulée ou un conduit peu profond. |
| Rhyolite sphérulitique ou orbiculaire | Le verre volcanique se dévitrifie en faisceaux radiaux de quartz-feldspath. | Taches arrondies, orbes, étoiles, halos et textures en flocons de neige. | Indique un matériau riche en verre qui s’est recristallisé après refroidissement. |
| Obsidienne | Un mélange rhyolitique ou dacitique se refroidit si rapidement que les cristaux ne peuvent pas croître. | Lustre vitreux, fracture conchoïdale, arêtes vives et bandes de coulée locales. | Représente un membre vitreux du système rhyolitique. |
| Perlite | L’hydratation du verre rhyolitique crée des fractures concentriques courbes. | Fissuration en pelure d’oignon, texture vitreuse gris pâle à noire, et comportement d’expansion lors d’un chauffage industriel. | Montre l’hydratation post-refroidissement du verre volcanique. |
| Ponce | Un magma rhyolitique riche en gaz mousse lors d’une éruption explosive. | Extrêmement vésiculaire, léger, pâle, rugueux et poreux. | Enregistre une expansion rapide des volatils et la fragmentation du magma. |
| Ignimbrite ou tuf soudé | Cendres chaudes et ponces issues des courants de densité pyroclastiques se compactent et se soudent. | Fiammes aplaties, stratification par coulée de cendres, foliation eutaxitique et éclats de verre soudés. | Préserve un dépôt de coulée pyroclastique à l’échelle du paysage, chaud. |
| Rhyolite porteuse de topaze | Un magma rhyolitique évolué riche en fluor et des phases vapeur tardives produisent des vugs et des minéraux accessoires. | Rhyolite claire, cavités, topaze, fluorite, quartz et minéraux de stade tardif associés. | Reflète des systèmes felsiques péralumineux ou riches en fluor très évolués. |
| Rhyolite péralcaline | Les magmas de rift ou de point chaud évoluent vers des compositions riches en sodium et potassium. | Verre sombre, minéraux alcalins inhabituels, tons verdâtres ou bruns, et affinités avec la comendite ou la pantellérite. | Indique un système felsique riche en alcalins distinct de la rhyolite calco-alcaline typique. |
| Rhyolite hôte des thundereggs | Des fluides riches en silice remplissent les cavités, lithophyses ou nodules dans la roche volcanique rhyolitique. | Nodules arrondis avec des intérieurs en agate, calcédoine, quartz, opale ou cristallins. | Enregistre à la fois les textures des gaz volcaniques et les fluides minéralisants ultérieurs. |
Textures et microstructures
Les textures de la rhyolite enregistrent le refroidissement, le mouvement, la fragmentation, l’hydratation, la dévitrification, la soudure et l’activité fluide ultérieure. Elles sont souvent plus diagnostiques que la couleur seule.
Bande de flux
Les bandes peuvent refléter des variations de contenu en microlites, d’oxydation, de rapport verre-cristal, d’abondance de bulles ou de pulsations répétées de magma légèrement différent. À l’échelle de l’échantillon, elles apparaissent souvent comme des couches pliées crème, beige, rose, rouille, grises ou verdâtres.
Sphérulites
Les sphérulites sont des intercroissances radiales de quartz et feldspath qui se forment souvent lors de la dévitrification du verre. Elles peuvent produire des motifs en flocon de neige, orbiculaires, léopard ou en étoile.
Fissures pérlitiques
Le verre volcanique hydraté peut développer des fractures courbes en couches d’oignon. C’est caractéristique de la pérlite et peut aussi apparaître dans la rhyolite obsidienne altérée.
Fiammes
Dans les tufs soudés, les fragments de ponce s’aplatissent en stries en forme de lentilles appelées fiammes. Elles marquent la compaction, la soudure et la structure d’écoulement dans les dépôts pyroclastiques chauds.
Vésicules et amygdales
Les bulles de gaz créent des vésicules. Le remplissage minéral ultérieur forme des amygdales, souvent avec de la silice, calcédoine, quartz, opale, calcite ou minéraux zéolitiques.
Lithophyses
Les lithophyses sont des cavités sphéroïdales creuses ou partiellement remplies dans les roches volcaniques felsiques. Elles peuvent être tapissées de quartz, calcédoine, opale ou d’autres minéraux secondaires.
Texture porphyrique
Les phénocristaux de quartz ou de feldspath peuvent flotter dans une matrice fine ou vitreuse. Le quartz peut apparaître arrondi ou embayé là où il a partiellement réagi avec le magma.
Matrice dévitrifiée
Le verre est instable sur le temps géologique et peut se recristalliser en agrégats fins de quartz-feldspath, modifiant l’éclat, la couleur, la dureté et la manière dont la roche prend le poli.
Partenaires minéraux et altération
L’assemblage minéral de la rhyolite commence généralement par le quartz et le feldspath, puis devient plus complexe avec les minéraux accessoires, le dégazage, la dévitrification, l’oxydation, l’hydratation et l’altération hydrothermale.
| Catégorie | Minéraux ou matériaux courants | Ce qu’ils suggèrent |
|---|---|---|
| Minéraux felsiques primaires | Quartz, sanidine, orthose, plagioclase | Chimie rhyolitique à granitique, avec des phénocristaux et une matrice enregistrant la vitesse de refroidissement. |
| Phases mafiques et accessoires | Biotite, hornblende, magnétite, zircon, apatite, titanite, allanite | Composition du magma, état d’oxydation, histoire de cristallisation et potentiel de datation géochronologique via le zircon. |
| Indicateurs péralcalins | Aegirine, arfvedsonite, amphiboles alcalines et pyroxènes | Rhyolite évoluée riche en alcalins, souvent dans des contextes de rift ou de point chaud. |
| Phases tardives riches en fluor | Topaze, fluorite, quartz, minéraux de phase vapeur | Magmas très évolués riches en volatils avec minéralisation tardive de cavités ou vugs. |
| Remplissages secondaires de silice | Calcédoine, agate, opale, quartz | Fluides riches en silice circulant remplissant vésicules, lithophyses, fissures ou cavités de thunderegg. |
| Produits d'altération | Argiles, chlorite, épidote, oxydes de fer, zéolites, calcite | Altération, altération hydrothermale, oxydation, hydratation ou circulation fluide ultérieure. |
Indices de terrain et identification
La rhyolite peut ressembler à d'autres roches felsiques ou riches en silice, donc l'identification doit combiner couleur, texture, phénocristaux, texture, densité, réaction à l'acide et contexte géologique.
Cherchez le quartz et le feldspath
Les phénocristaux de quartz peuvent être clairs, fumés, arrondis ou embayés. Les phénocristaux de feldspath sont souvent pâles, tabulaires et plus anguleux. Leur présence aide à distinguer la rhyolite de nombreux semblants non volcaniques.
Lisez la texture
Les bandes de coulée, les sphérulites, les fiammes, les fissures perlitiques, les marges vitrifiées et les fragments de pierre ponce indiquent tous une origine volcanique rhyolitique.
Séparez la rhyolite de la dacite
La dacite est généralement moins riche en silice, souvent plus riche en plagioclase, et peut contenir plus d'amphibole ou de pyroxène. Les limites à l'œil nu peuvent être incertaines sans pétrographie ou analyse chimique.
Séparez la rhyolite du trachyte
Le trachyte est riche en feldspath alcalin mais contient peu ou pas de quartz et peut présenter des lames de feldspath alignées. La rhyolite inclut généralement du quartz et un verre ou une matrice plus riche en silice.
Séparez la rhyolite du jaspe
Le jaspe est un quartz microcristallin et peut ne pas présenter de phénocristaux volcaniques, de vésicules, de fiammes ou de bandes de coulée autour des cristaux. Certains matériaux commerciaux à motifs appelés jaspe sont en réalité des roches volcaniques rhyolitiques ou silicifiées.
Vérifiez soigneusement la réaction à l'acide
La rhyolite est une roche silicatée et est généralement inerte face à un acide dilué froid. Des effervescences locales peuvent provenir de calcite secondaire dans les veines ou cavités plutôt que de la rhyolite elle-même.
Entretien informé par la géologie
La rhyolite compacte est généralement durable, mais les matériaux rhyolitiques varient largement. Une plaque dense à bandes de coulée, un fragment poreux de pierre ponce, un bord vitré d'obsidienne et une tranche de thunderegg comportant des cavités nécessitent des manipulations différentes.
Rhyolite compacte
Essuyez avec un chiffon doux et nettoyez brièvement avec un savon doux et de l'eau tiède si nécessaire. Évitez les acides forts, les poudres abrasives et les chocs thermiques répétés.
Zones vitrifiées
Les zones obsidiennes ou perlitiques peuvent s'écailler brusquement et présenter des réseaux de fissures courbes. Protégez les bords et évitez les chocs.
Matériau poreux et ponceux
La pierre ponce, la rhyolite vésiculaire et les zones tufacées faibles peuvent emprisonner de l'eau, de la saleté, des huiles et des résidus. Ne pas tremper les pièces fragiles ou poreuses.
Pièces comportant des cavités
Les tranches d’œufs de tonnerre, les lithophyses et les pièces amygdaloïdes doivent être soutenues par le dessous. Évitez la pression sur les ponts fins, les cavités ouvertes ou les intérieurs druzy.
Questions fréquemment posées
L’obsidienne est-elle une roche distincte de la rhyolite ?
L’obsidienne est un verre volcanique, et beaucoup d’obsidienne est de composition rhyolitique ou dacitique. Elle diffère principalement par sa texture : l’obsidienne a refroidi trop rapidement pour que des cristaux se développent, tandis que la rhyolite compacte est partiellement ou majoritairement cristallisée.
Pourquoi la rhyolite forme-t-elle des dômes au lieu de longues coulées fluides ?
Le magma rhyolitique est riche en silice et donc très visqueux. Il résiste à l’écoulement, emprisonne les gaz et tend à former des dômes épais, des coulées, des marges vitrées ou des dépôts de cendres explosives plutôt que de longs fleuves fluides de lave.
Qu’est-ce qui crée les motifs orbiculaires ou « léopard » dans la rhyolite ?
De nombreux motifs orbiculaires sont produits par des sphérulites : des croissances radiales de quartz-feldspath qui se forment lors de la dévitrification du verre volcanique. Les halos d’oxydation et les couleurs d’altération peuvent faire paraître les orbes tachetés ou cerclés.
Comment la tuffe soudée devient-elle une roche dure ?
Les dépôts de coulées de cendres chaudes peuvent se déposer à des températures suffisamment élevées pour que les éclats de verre et les fragments de pierre ponce se compactent, se déforment et se soudent ensemble. Cela produit une ignimbrite dense avec des fiammes aplaties et un tissu strié.
La « rhyolite de forêt tropicale » est-elle vraiment de la rhyolite ?
Le matériau vendu sous ce nom est généralement une roche rhyolitique à motifs, souvent avec des tons verts et des textures orbiculaires ou sphérulitiques. Il peut aussi être commercialisé sous des noms proches du jaspe, donc la texture et le contexte géologique sont plus fiables que le seul vocabulaire commercial.
Quelle est la différence entre la pierre ponce et la pérlite ?
La pierre ponce se forme lorsque le magma rhyolitique riche en gaz mousse lors d’une éruption explosive, créant un verre très léger et vésiculaire. La pérlite se forme lorsque le verre rhyolitique s’hydrate après refroidissement et développe des fissures courbes en couches d’oignon.
Pourquoi les œufs de tonnerre sont-ils associés à la rhyolite ?
De nombreux œufs de tonnerre se forment dans des roches volcaniques rhyolitiques où des cavités, lithophyses ou nodules sont ensuite remplis par des fluides riches en silice. Leur intérieur peut contenir de la calcédoine, de l’agate, du quartz, de l’opale ou des minéraux silicatés mixtes.
Perspective finale
La rhyolite est mieux comprise comme une famille de textures produites par un magma felsique évolué. Le même système à haute teneur en silice peut refroidir en lave rubanée, se solidifier en obsidienne, s’hydrater en pérlite, mousser en pierre ponce, se fragmenter en cendres, se souder en ignimbrite, ou héberger des œufs de tonnerre remplis d’agate. Sa géologie est donc une étude du taux de refroidissement, de la viscosité, du comportement des gaz, de la dévitrification, de la soudure et du travail ultérieur des fluides. Un morceau de rhyolite n’est pas simplement une pierre à motifs ; c’est un enregistrement préservé de la manière dont un magma riche en silice s’est déplacé, fracturé, refroidi et transformé.