Intérêt des silicates
La lithosphère terrestre reste la seule structure à laquelle nous avons accès en observation directe grâce à la pétrologie (science des roches). Les mécanismes liés à la tectonique des plaques induisent la formation du plancher océanique ou croûte océanique et de la croûte continentale composant de la lithosphère (du grec litho ou pierre, roche donc sphère de roches). La lithosphère intègre également une partie du manteau à l'état solide dans lequel nous avons les roches mantelliques issues de profondeur d'environ 150 km (Figure 1). Nous avons donc un cortège de roches magmatiques et mantelliques de composition essentiellement silicatées. Par exemple, les roches mantelliques sont constituées de péridotites et de pyroxènites contenant majoritairement des silicates tels que des olivines, des pyroxènes, des plagioclases calciques, des grenats et quelques oxydes métalliques et des spinelles.
Les roches magmatiques (issues d'un magma donc avec une fusion partielle ou complète des minéraux ou des roches existant dans le manteau supérieur et la croûte) et métamorphiques (issues de variation à l'état solide de la chimie, de la roche, de la pression et de la température) permet de décrire 92,1% des roches composant la croûte (océanique et continentale). Du point de vue pétrologie (étude des roches) il est important de comprendre qu'une roche magmatique peut se métamorphiser (si enfouissement par exemple) ou bien s'altérer lors de l'érosion pour donner une roche sédimentaire. De même une roche sédimentaire peut se métamorphiser ou, si une fusion intervient (par exemple dans le cas de la subduction), donner naissance à une roche magmatique. On parle du cycle des roches (Figure 2).
Les roches magmatiques (plutoniques ou volcaniques) du fait des conditions de températures et de pression au niveau de la partie du manteau supérieure se trouvant à l'état fondu forment un magma. Ce dernier est le plus souvent de nature silicatée. Son évolution lors de remontées magmatiques dans la croûte génère la cristallisation des minéraux selon certains ordres. Bowen (1928) a identifié 2 types de cristallisation : fractionnée et continue. On parle alors des séries de Bowen (cf Figure 3 : schéma des séries de Bowen). Ce schéma rend compte des phénomènes de cristallisation et stabilité des minéraux en fonction de la température et de la pression.
La cristallisation fractionnée implique que les minéraux se forment pour des conditions de températures et de pressions précises. Par exemple les olivines sont les premiers minéraux stables à haute température et haute pression, puis au fur et à mesure que le magma se refroidit en remontant dans la lithosphère les seconds minéraux qui se forment sont les pyroxènes.
Dans le cas de la cristallisation continue, les minéraux sont stables, à l'équilibre avec la partie fondue et forment donc une série continue depuis les hautes températures et pressions jusqu'aux faibles températures et pressions.
