Cycle des roches et classification

Ce document explore le cycle des roches, divisant les roches en trois catégories principales : magmatiques, métamorphiques et sédimentaires, en détaillant leur formation, leurs caractéristiques et leur classification.

I. Les Roches en Général

• Une roche est un matériau solide composé de minéraux.

• Les minéraux sont constitués d'éléments chimiques.

• Une roche peut être monominérale (un seul minéral) ou composée de plusieurs minéraux.

  • Exemples :

  • Le Granite : Quartz, Mica, Feldspath.

  • Le Marbre : Calcite ().

II. Classification des Roches

Les roches terrestres sont classifiées selon leur origine :

1. Magmatiques (ignées) : issues du refroidissement du magma (90% de la croûte terrestre).

   • Volcaniques : Basaltes (refroidissement rapide en surface).

   • Plutoniques : Granites (refroidissement lent en profondeur).

2. Métamorphiques : issues de la transformation d'autres roches (sédimentaires ou magmatiques) sous l'effet de hautes températures et/ou pressions.

   • Schistes, Gneiss, Marbres.

3. Sédimentaires : issues de l'accumulation de sédiments à la surface de la Terre.

   • Détritiques : Grès.

   • Biochimiques : Calcaires, Marnes.

   • Chimiques : Gypse.

III. Roches Magmatiques (ignées)

Les roches magmatiques proviennent de la solidification du magma.

Définition du Magma

Un magma est un bain naturel de silicates en fusion, pouvant contenir des cristaux ou fragments de roches. Il se caractérise par :

• Une composition essentiellement silicatée ().

• Une température élevée (

1200 à 1500°C).

• Une viscosité suffisante pour couler.

• Présence d'oxydes, sulfures, gaz (), vapeur d'eau.

Formation des Roches Magmatiques

Les roches magmatiques se forment par la fusion partielle et la cristallisation fractionnée.

• Fusion partielle : le liquide obtenu n'a pas la même composition que la roche de départ, car les minéraux fondent à différentes températures.

• Cristallisation fractionnée : le magma se refroidit et les minéraux cristallisent en séquence, s'appauvrissant en Fe et Mg, et s'enrichissant en Si et Al. C'est la différenciation magmatique.

Classification selon leur texture (vitesse de refroidissement)

Types de structures des roches magmatiques

• Structure grenue : Gros cristaux visibles à l'œil nu, tous jointifs. Cristallisation lente et profonde. Ex: Granite.

  • Porphyroïde : grands cristaux sur fond de petits cristaux.

  • Pegmatites : très grands cristaux de même taille.

• Structure microgrenue : Petits cristaux à peine visibles à l'œil nu ou au microscope, tous jointifs. Cristallisation semi-profonde. Ex: Microgranite.

• Structure microlithique : Multitude de microcristaux (microlithes) dans une pâte vitreuse amorphe. Refroidissement rapide en surface. Ex: Basalte.

• Structure vitreuse (hyaline) : Verre amorphe sans minéraux visibles. Refroidissement instantané. Ex: Obsidienne.

• Structure vacuolaire : Microlithes + verre criblés de vacuoles.

Classification selon la composition minéralogique et teneur en

La teneur en (richesse en silice) détermine l'acidité d'une roche :

• Roches acides : (ex: Granites, Rhyolites).

• Roches intermédiaires : (ex: Andésites, Diorites).

• Roches basiques : (ex: Basaltes, Gabbros).

• Roches ultrabasiques : (ex: Péridotites).

Types de Roches Magmatiques Courantes (Volcaniques)

• Basalte :

  • Roche volcanique basique.

  • Texture aphanitique (microlithique).

  • Composition : riche en magnésium et fer.

  • Couleur : noir, gris foncé.

  • Équivalent plutonique : Gabbro.

• Andésite :

  • Roche volcanique de composition intermédiaire.

  • Texture aphanitique.

  • Couleur : gris.

  • Équivalent plutonique : Diorite.

• Rhyolite :

  • Roche volcanique acide.

  • Texture aphanitique.

  • Composition : riche en silice, pauvre en fer/magnésium.

  • Couleur : gris clair ou rose.

  • Équivalent plutonique : Granite.

• Obsidienne :

  • Roche volcanique, texture vitreuse.

  • Refroidissement très rapide.

  • Couleur : noir ou marron foncé.

  • Équivalent plutonique : Granite (pour la composition).

Minéraux des Roches Magmatiques

• Minéraux blancs : Quartz, Feldspaths plagioclases, Feldspaths alcalins.

• Minéraux noirs : Micas, Amphiboles, Pyroxènes, Olivines.

IV. Roches Métamorphiques

Les roches métamorphiques sont formées par la transformation à l'état solide de roches préexistantes (ignées ou sédimentaires) sous l'effet de variations de température et pression, entraînant la cristallisation de nouveaux minéraux et un changement de structure.

Le métamorphisme se produit généralement

à des températures > 300°C.

Facteurs du Métamorphisme

• Température :

  • Augmente avec la profondeur (gradient géothermique).

  • Augmente lors de l'intrusion magmatique.

• Pression :

  • Pression lithostatique (isotrope) : due au poids des roches sus-jacentes.

  • Pression tectonique (anisotrope) : liée aux contraintes tectoniques.

• Composition chimique initiale : Le métamorphisme entraîne des changements minéralogiques sans modifier la composition chimique globale.

Types de Métamorphisme

1. Métamorphisme de Contact :

   • Facteur principal : uniquement la température.

   • Se produit autour des intrusions magmatiques (plutons).

   • Formation d'une auréole métamorphique dans la roche encaissante.

   • Roches typiques : Cornéennes (schistes tachetés, noduleux, cornéennes à andalousite/cordiérite/pyroxène), Marbre.

   • Structure : souvent équante (pas d'orientation préférentielle des minéraux), structure originelle conservée.

2. Métamorphisme Régional (ou dynamothermique) :

   • Facteurs principaux : température et pression élevées.

   • Affecte de grandes régions, souvent lié à la formation des chaînes de montagnes.

   • Produit déformation, développement de minéraux métamorphiques et foliation.

   • Succession de roches : Argilites → Schistes → Micaschistes → Gneiss.

   • Séquences types :

     • Siliceuse : grès → quartzite.

     • Silico-alumineuse : argiles → schiste → micaschiste → gneiss.

     • Basique : basalte → amphibolite.

     • Calcique : calcaire → marbre.

Structures Spécifiques aux Roches Métamorphiques Régionales

• Schistosité : Orientation préférentielle des minéraux (alignement perpendiculaire à la pression). Caractéristique des schistes et micaschistes. La structure originelle disparaît.

• Foliation : Alternance de bandes sombres (minéraux ferromagnésiens) et claires (quartz, feldspaths). Caractéristique des gneiss.

• Structure équante : Pas d'orientation préférentielle des minéraux. Structure originelle conservée. Caractéristique du métamorphisme de contact, pour roches monominérales (Marbre, Quartzite).

V. Roches Sédimentaires

Les roches sédimentaires sont des roches exogènes, formées à la surface de la Terre. Elles couvrent 75% de la surface terrestre (mais seulement 5% de son volume).

Caractéristiques :

• Présence de strates.

• Présence de fossiles.

Formation des Roches Sédimentaires

Elles se forment par des processus de géodynamique externe : altération, érosion, transport, sédimentation et diagenèse.

1. Altération : Désintégration physique et chimique des roches préexistantes.

   • Facteurs physiques : variations de température, gel/dégel, vent, végétaux.

   • Facteurs chimiques : eau de pluie.

   • Exemple : altération du granite en arène granitique (biotite et feldspaths en argiles et oxydes de fer, quartz intact).

2. Transport : Déplacement des particules altérées par l'eau, le vent, les glaciers ou la gravité.

3. Sédimentation : Accumulation du matériel transporté dans des bassins sédimentaires, formant des couches successives (stratifications).

4. Diagenèse : Transformation du sédiment en roche sédimentaire solide par des processus chimiques et mécaniques (déshydratation, compaction, cimentation, recristallisations).

Classification des Roches Sédimentaires

1. Roches détritiques (silicoclastiques ou terrigènes) :

   • Issues de l'accumulation des débris de roches préexistantes.

   • Classifiées par la taille des grains :

     • Rudites () : Graviers (sédiment), Conglomérats, Brèches (roche).

     • Arénites () : Sables (sédiment), Grès (roche).

     • Lutites () : Argiles, Silts (sédiment), Mudstone, Pélites (roche).

2. Roches biochimiques (organogènes ou biogéniques) :

   • Formées par bioprécipitation d'ions ou accumulation de restes organiques.

   • Carbonatées (calcaires, craie, dolomies), Phosphatées, Siliceuses (chert).

   • Carbonées : Charbons, schistes bitumineux, hydrocarbures.

3. Roches chimiques :

   • Issues de la précipitation chimique d'ions de l'eau.

   • Évaporites : Gypse, Sel (halite).

   • Minerais de fer, Phosphorites marines.

VI. Récapitulatif et Cycle des Roches

Le cycle des roches montre l'interconnexion entre ces trois types de roches, chacune pouvant se transformer en une autre sous l'effet des processus géologiques.