Géologie de la

géophysique
Signature géophysique de différents
types de lithologies

Dr Peter Betts et Dr Laurent Ailleres

Maître de conférences en géophysique et la tectonique
Salle de 243 et 144
Bâtiment 28
Peter.Betts@Sci.monash.edu.au
Laurent.Ailleres@Sci.monash.edu.au

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Propriétés des roches

Comme nous l'avons mentionné dans la première

conférence, levés géophysiques habituellement collecter
des données relatives à un ou deux propriétés physiques
de la terre.

Dans le cas de données magnétiques, c'est l'intensité

magnétique totale du champ terrestre et tous le deuxième
champ de l'ordonnance induite. Les grilles que vous
regardez sont essentiellement cartes de répartition des
minéraux magnétiques dans la terre du milieu à croûte
supérieure (au-dessus de la température de Curie).

Dans le cas de données gravimétriques, c'est le contraste de

densité entre organismes distincts dans le sous-sol. Les
grilles qui nous regarde reflètent les contrastes de
densité de roches différentes.
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Propriétés des roches
Susceptibilité magnétique

Propriétés de rock ou de données pétrophysiques

sont utilisées comme des contraintes importantes
lors de l'interprétation des données
géophysiques. C'est ces propriétés qui
influencent l'influence géophysique des roches.
Pour les levés magnétiques, la propriété de
rock qui nous intéresse est « susceptibilité
magnétique ».

N' OUBLIEZ PAS Susceptibilité magnétique : Une

mesure du degré auquel une substance peut être
aimantée.

Constante de proportionnalité qui se rapporte à

l'intensité de l'aimantation (I) avec la force du champ
magnétique inducteur (H)
Tel que je =kH ou k= JE / H www.monash.edu.au
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Susceptibilité magnétique

La susceptibilité magnétique des roches peut varier

remarquablement (sur plusieurs d'ordre de
grandeur). En fait, le même type de roche peut
afficher des susceptibilités magnétiques qui varient
au fil de plusieurs ordres de grandeur.
Susceptibilité magnétique n'est pas diagnostique
d'une propriété particulière rock – ajout aux
ambiguïtés inhérentes de l'analyse de champ
potentiel.
C'est parce que la susceptibilité magnétique dépend de
la distribution des minéraux magnétiques comme
la magnétite et ces minéraux est très sensibles aux
changements chimiques subtils dans les roches (p.
ex. l'oxygène fugacité), qui ne peuvent pas influer
sur la chimie de rock en vrac d'une roche.

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Susceptibilité magnétique

L'oxygène () fugacitéfO2) est une mesure

d'une pression d'unités et est formellement
défini comme l'activité chimique de
l'oxygène. fO2 est égale à la pression
partielle de l'oxygène gazeux.
Fer peut se produire dans métalliques (Fe°),
métaux ferreux (Fe2 +) et ferrique (Fe3 +).
Fugacité de l'oxygène est importante pour
les propriétés magnétiques des roches parce
que c'est la variable qui influence fortement
la propension des Fe de se produire dans un
état d'oxydation particulière.
Dans les paramètres géologiques où la
fugacité de l'oxygène est faible comme le
noyau de la terre et certaines roches
ultramafiques serpentinised fer se produit
sous sa forme métallique native.
Plus d'oxygène fugacités Fe se produit dans
son état ferreux bivalent. Le Fe ferreux est
souvent intégré de minéraux de silice.
Encore plues d'oxygène fugacités Fe se
produit aussi bivalents et trivelent précise et
est incorporé dans les silicates et de la
magnétite.
À encore plu d'oxygène fugacitéswww.monash.edu.au
fer se
produit dans son état ferrique et est 5
incorporé dans l'hématite
Susceptibilité
magnétique

Calcaire 0-3 Air*~ 0

Grès 0 – 20 Quartz* -0.01
Schiste 0,01 – 15 Sel gemme* -0.01
Schiste 0,3 – 3 Calcite*-0.001 – 0,01
Gneiss 0,1 – 25 Sphalérite 0,4
Ardoise 0 – 35 Pyrite 0,05 – 5
Granite 0 – 50 Hématite 0,5 – 35
Gabbro 1 – 90 Illmenite 300 – 3500
Basalte 0,2 – 175 Magnétite 1200 – 19200
Péridotite 90 – 200
Unités: (SI)x 103)
* Les susceptibilités négatifs sont dus à diamagnétisme — alignement des moments magnétiques
des électrons orbitales. www.monash.edu.au
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Susceptibilité
magnétique
Il y a un chevauchement important
entre les valeurs de
susceptibilité magnétique des
types communs de rock.

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Susceptibilité
magnétique

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Susceptibilité magnétique

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Minéraux magnétiques

• Mesures de la distribution des

minéraux magnétiques dans l'écorce
terrestre
> Magnétite (Fe3O4).
> Maghémite)Fe-(3 +)03.
> Pyrrohotite (Fe7S8) (FeS).
Grilles aéromagnétiques sont essentiellement
• La magnétite est le plus souvent des cartes de la distribution des minéraux
magnétiques dans l'écorce terrestre. Magnétite
minéral magnétique dans la croûte est la plus fréquente de ces minéraux, parce
(~ 500 ° c: Curie temp.). qu'elle forme dans une variété de paramètres
géologiques.

> Environnement de cristallisation

> Le métamorphisme ± original
protolithe
– Fe-Chlorite + O2  Quartz +
alumino-silicate
> Altération (métasomatisme) –
fluides hydrothermaux
> Detrital (stratigraphique)
> Déformation
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Densité

Gravité des enquêtes la propriété de rock qui nous

intéresse est « densité ».

La densité est une mesure de masse par unité de

volume ou une ration de la quantité de masse
dans un objet par rapport à son volume.

Les différences de densité entre les roches varient

sur une plage très limitée. Il y a moins de 1,2
g/cm3 différence entre les roches communes
extrêmement denses et et de la faible densité
des roches tels que les sédiments (voir
tableau).

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 Density (g/cm3 )

0
1
2
3
4
5
6
7
8
R
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Densité

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Metallic (Oxides, Carbonates)

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Metallic (Sulfides, Arsenides)

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Typical Densities of Common Minerals

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Non-Metallic

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Densité
Typical Densities of Rocks and Soils
Sedimentary Igneous Metamorphic
4

3.5

2.5
Density (g/cm3)

1.5

0.5

0
il y nd ne e ne ite e te e ite s lt ro it e it e e e e ss
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Permet de consulter des exemples
géophysiques de types de roches

Roches ignées
Les roches ignées ont des expressions
géophysiques complexes dans des
ensembles de données géophysiques.
Ils peuvent avoir une variété de
différentes textures et de réponses.
Ceci est attribué aux responsables de
la production de magnétite des
processus complexes dans les
systèmes de roches ignées.
• l'oxygène fugacité
• Effets de l'aimantation rémanente
• Exsolution de phases minérales
magnétiques
• Communiquer avec les processus
métamorphiques.
Ainsi les données géophysiques peuvent
afficher spectaculaires morphologies
internes des roches ignées qui
autrement ne peuvent être évidentes
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dans les données géochimiques et de
cartographie. 14
Roches ignées

Roches ignées
Le transporteur dominant magnétique dans les
roches ignées est la série de solution solide
de magnétite-ulvospinal. Cette série varie
dans l'état d'oxydation et de ferrimagnétique
(magnétite) à antiferromag-netic
(ulvospinel). Cette série produit dans les
roches intrusives et extrusives et felsiques et
compositions mafiques – donc la variété de
réponse magnétique des roches ignées.
Les autres séries qui est significative sont la série
de solution solide de l'ilménite magnésienne
hématite. Ilménite est antiferromagnétique
(et ferrimagnétique) et de l'hématite, qui est
dominée par antiferromagnétique.
Les facteurs qui influence la plupart quelle phase
est présent dans une roche magmatique est :
• Fugacité de l'oxygène.
• Taux de refroidissement.
• Température.
• En vrac de chimie de rock.

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Granites et S-type I

Il y a quelques observations empiriques

qui suggèrent que les granites de
type I en général mais pas
exclusivement sont caractérisés par La (I)-granite de type
modérée à forte réponse magnétique.
Granites de type-S sont caractérisées par
des réponses magnétiques faibles.

Du point de vue de minéraux magnétiques, des roches

granitiques se divise essentiellement en deux séries: (1) la
série de magnétite caractérisée par la présence de
magnétite et/ou de magnétite-ilménite et (2) la série
ilménite caractérisée par la présence de l'ilménite ou hémo-
ilménite.
Les distributions de zone de ces séries, les études montrent
que les granites de magnétite série grossièrement
coïncident dans l'espace avec les granites de type I, tandis
que les granites ilménite série coïncident avec les granites
de type S.
Toutefois, comme la présence de magnétite ou ilménite est
principalement contrôlée par la fugacité de l'oxygène dans
le magma source, la corrélation entre ces types de granite
et de granite série pas besoin d'être très proches. Granite type s

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plutons

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Plutons

La réponse magnétique des roches

ignées dépend aussi de
facteurs qui influencent la
roche ignée après qu'il a été
mis en place.

• Altération
• À basse température oxydation
• Altération
• métamorphisme

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plutons

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Roches mafiques

Andrew Young complexe

Mont Webb granites

Accrétionnaires crustales blocs (événement Leibig)

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Roches mafiques

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Pluton auréoles

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 Pluton auréoles Auréole de contact

Les marges de plutons sont souvent

caractérisés par la présence de hauts
magnétiques.

Ces hauts définissent une zone de l'auréole.

L'auréole peut être causée par une

combinaison de la production de
magnétite en raison de processus
métamorphiques contacts et la
migration des fluides de la marge de
pluton comme pluton se solidifie.

Dans le cas de métamorphisme de contact,

l'échelle de l'auréole peut dépendre de
la vitesse de refroidissement du pluton.
Deep plutons seront donc ont tendance
à auréoles grandes par rapport à
d'autres niveaux peu profondes, qui
refroidissent rapidement.

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Dykes

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Dykes

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Roches volcaniques

Comme d'autres, les roches volcaniques

sont caractérisés par une réponse
magnétique variable qui attribue à
une combinaison de :

• Fugacité de l'oxygène.
• Taux de refroidissement.
• Température.
• En vrac de chimie de rock.
• Plus tard l'altération et l'oxydation

De nombreux exemples les exemples

volcaniques sont caractérisés par
une haute fréquence « pointillées »
magnétique réponse reflète une
répartition très hétérogène de la
magnétite. Cette distribution peut
être reliée à magma au cours de
l'éruption, de mélange hétérogène
de refroidissement rapide de
magma et près de surface altération
des roches volcaniques.

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Roches volcaniques

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Roches volcaniques

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 Roches sédimentaires

En général, les roches sédimentaires

clastiques se caractérisent par des
réponses magnétiques faibles et
relativement lisses texture de
l'image, qui indique la distribution
de la magnétite relativement
homogène.
La propension des sédiments à être
faible magnétique à caractère est
attribuée pour plusieurs raisons.
• Magnétite n'est pas stable au cours du
processus d'altération et donc est oxydée en
hématite facilement.
• La zone source doit être magnétique et puis
préserver magnétite détritique.

Magnetics n'est pas un très bon outil

pour déterminer la stratigraphie.
Les données seront indiquent seulement
marcottage primaire ou
stratigraphique lorsqu'il y a un
contraste magnétique entre les
paquets de rock.

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Roches sédimentaires

La présence de marqueur magnétique horizons

sont utiles lorsque la cartographie
géologique.

Il peut y avoir un certain nombre de raisons

pour le dépôt d'un horizon marqueur
magnétique :

• L'érosion de la magnétite source riche région

couplée à un dépôt rapide

• Sédimentation chimique (p. ex., FIF)

• Magnétite biogénique durant la sédimentation.

• Amende de sédimentation clastique à grain dans

lequel l'est le Fe plus dans la composition en vrac.

• La plus tard augmentera les chances de magnétite

formation durant les processus métamorphiques.

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Roches sédimentaires

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Sédimentaires
les roches

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 Grautch et coll., 2006

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 Grautch et coll., 2006

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