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Les Roches et Minéraux.
Introduction
La presque totalité de notre planète est constituée de roches et de minéraux (la montagne, le
fond des mers, la terre, l’eau, le sable…). Il en existe de nombreuses sortes et nous en
utilisons chaque jour sans même nous en rendre compte.
Ces roches et minéraux ont été transformés et ils ont changé de forme et d’aspect.
Depuis le commencement de l’histoire de l’humanité, on utilise les roches et les minéraux de
façon incontournable pour le développement des sociétés (âge de la pierre, âge du bronze, âge
du fer…).
L’étude de ces roches et minéraux est une science qui s’appelle la géologie.
Définitions
Les roches (pierres) : Matière constitutive de l’écorce terrestre, formée généralement d’un
agrégat de minéraux et présentant une homogénéité de composition, de structure et de mode
de formation. Il en existe de nombreuses sortes.
Les minéraux : Un minéral est une substance inorganique ou non vivante contrairement aux
plantes et aux animaux qui sont organiques. Un minéral est composé d’un élément chimique
ou d’un ensemble de plusieurs éléments. Ce sont des substances solides qui apparaissent
naturellement dans la croûte terrestre et qui peuvent avoir différentes formes. Il existe
cependant des minéraux liquides : l’eau, le pétrole et le mercure.
Les minerais : Ce sont des minéraux utiles exploités économiquement et industriellement
comme le fer, le cuivre, l’aluminium, le plomb,…
Les différents types de roches
Les roches magmatiques : elles sont le résultat de la solidification du magma. Elles
proviennent de la « roche liquide » qui remonte de l’intérieur de la terre et qui durcit en se
refroidissant. Il en existe deux sortes :
* les intrusives (qui durcissent avant d’atteindre la surface).
* les extrusives (qui durcissent en atteignant la surface).
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Les roches sédimentaires : Elles sont constituées de matières emportées par le vent, la pluie,
l’érosion qui se déposent en couches et durcissent. Ils en existent de trois sortes :
roches
conglomérats, gré…).
*les détritiques (formées de fragments d’autres
*les chimiques (se forment à partir de minéraux dissous
dans l’eau par la cristallisation suite souvent à l’assèchement d’étendue d’eau).
*les organogènes (leur matière provient de restes
d’organismes vivants combinés à des minéraux).
Les roches métamorphiques : se forment quand de nouveaux minéraux apparaissent dans une
roche déjà existante. Métamorphique signifie qui subit une transformation. Donc la roche, par
l’effet de la chaleur, de la compression, subit un changement. Elle peut changer de structure,
de couleur (par exemple, le calcaire devient marbre sous l’effet de la chaleur).
Les différents types de minéraux :
Selon les scientifiques, il en existe prés de 3.000 différents que l’on peut répertorier selon
différents critères. Pour classer 3.000 espèces, on se base sur leur composition chimique, la
symétrie de leur réseau cristallin et la finesse de leur structure. Ainsi, on obtient les 9 classes
suivantes :
I
Eléments natifs
II
Sulfures (séléniures, tellurures, arséniures,
antimoniures et bismuth ures)
III
Halogénures
IV
Oxydes et hydroxydes
V
Carbonates (avec nitrates, borates)
VI
Sulfates (avec molybdates, chromates et
tungstates)
VII
Phosphates (avec arséniates et vanadates)
VIII
Silicates
IX
Substances organiques
Mais pour les classer il faut d’abord les identifier.
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Identification des roches
L'
identification des roches est assez difficile. Pour bien identifier une roche, il faut connaître :
le lieu précis où la roche a été prise, l'
origine des roches qui entourent celle-ci, le relief de cet
endroit (plaine, montagne, vallée,...), la composition en minéraux ou en sédiments, son
effervescence, sa dureté, sa coloration, sa texture, sa masse volumique.
Cette clef d'
identification repose essentiellement sur les caractéristiques observables à l'
oeil
nu. Elle permet de différencier les principales catégories (ignées, sédimentaires,
métamorphiques) de roches. Si vous êtes chanceux, vous serez même peut-être capable de
mettre un nom sur votre échantillon.
Il existe ce que l’on appelle une clé d’identification : c’est un ensemble de questions qui
permettent selon les réponses de classer son échantillon dans une des catégories connues.
Exemple :
Est-ce que la roche présente des fossiles ?
Est-ce que l'
échantillon présente des trous, des cavités, des vides ou des vacuoles de plus de 1
mm de long ?
Est-ce que l'
échantillon présente des éléments (cristaux, cailloux,...) dont la longueur est
supérieure à 5 mm ?
Est-ce que la roche présente principalement des cristaux ou des grains de couleurs différentes?
Identification des minéraux
Les minéraux possèdent des propriétés physiques qui permettent de les distinguer entre eux et
qui deviennent des critères d'
identification. Ces critères sont précieux, tant pour le spécialiste,
que pour le collectionneur amateur. Ce qui attire d'
abord l'
oeil, c'
est bien sûr la couleur et la
forme cristalline des minéraux, mais il y a bien d'
autres propriétés. Plusieurs de ces propriétés
peuvent être observées sans l'
aide d'
instruments et sont d'
une grande utilité pratique.
Couleur
Il y a une grande variété de couleurs chez les minéraux, mais c'
est là un critère qui est loin
d'
être absolu. Des spécimens de couleurs différentes peuvent représenter le même minéral,
comme le quartz qui présente plusieurs variétés selon la couleur qui va de l'
incolore limpide
(cristal de roche), au blanc laiteux, au violet (améthyste), au rouge (jaspe), au noir enfumé, au
bleu, etc.… alors que des spécimens qui ont tous la même couleur peuvent représenter des
minéraux tout à fait différents, comme ces minéraux à l'
éclat métallique qui ont tous la
couleur de l'
or : la pyrite qu'
on appelle l'
or des fous, la chalcopyrite qui est un minerais duquel
on extrait le cuivre et l'
or. Il faut noter que la couleur doit être observée sur une cassure
fraîche, car l'
altération superficielle peut modifier la couleur, particulièrement chez les
minéraux à éclat métallique.
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Éclat
L'
éclat des minéraux, c'
est l'
aspect qu'
offre leur surface lorsqu'
elle réfléchit la lumière. On
distingue deux grandes catégories : l'
éclat métallique, brillant comme celui des métaux, et
l'
éclat non métallique que l'
on décrit par des termes comme vitreux (comme le verre), gras
(comme si la surface était enduite d'
huile ou de graisse), adamantin (qui réfléchit la lumière
comme le diamant), résineux (comme la résine), soyeux (comme la soie), etc.…
Trait
Une propriété qui a trait à la couleur, mais qui est un peu plus fiable et dont le test est facile à
réaliser, c'
est le trait. Il s'
agit en fait de la couleur de la poudre des minéraux. Cette propriété
se détermine sur la trace laissée par le minéral lorsqu'
on frotte ce dernier sur une plaque de
porcelaine non émaillée (pour autant que la dureté de la plaque est supérieure à celle du
minéral - voir dureté). Par exemple, l'
hématite, un minéral dont on extrait le fer, possède une
couleur noire en cassure fraîche mais un trait brun rougeâtre sur la plaque de porcelaine. La
pyrite, de couleur jaune or, laisse un trait noir.
Dureté
La dureté d'
un minéral correspond à sa résistance à se laisser rayer. Elle est variable d'
un
minéral à l'
autre. Certains minéraux sont très durs, comme le diamant, d'
autres plutôt tendres,
comme le talc, un des principaux constituants de la fameuse "pierre de savon". Les
minéralogistes ont une échelle relative de dureté qui utilise dix minéraux communs, classés du
plus tendre au plus dur, de 1 à 10. Cette échelle a été construite par le minéralogiste autrichien
Friedrich Mohs et se nomme par conséquent l'
échelle de Mohs.
Sur cette échelle, on a quelques points de repères. Des minéraux comme le talc et le gypse
sont si tendres qu'
ils sont rayés par l'
ongle. Pas étonnant qu'
on utilise le talc dans les poudres
pour la peau. La calcite est rayée par une pièce de cuivre d’un cent, alors qu'
une lame de
canif, en acier, saura rayer tous les minéraux de dureté inférieure à 5, mais ne pourra rayer les
feldspaths et le quartz. Un morceau de corindon, très dur, un minéral qu'
on utilise dans les
abrasifs, pourra rayer le quartz, mais sera rayé par un diamant.
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Densité
La densité des minéraux est une propriété mesurable. Elle est une constante physique qui
caractérise un minéral donné. Beaucoup de minéraux ont une densité qui se situe autour de
2,7 gr/cm3, soit 2,7 fois plus lourd qu'
un volume égal d'
eau. Certains, par contre, ont une
densité relativement faible, comme le sel qui a une densité de 2,1. D’autres se situent à l'
autre
extrême, comme la galène (sulfure de plomb) avec une densité de 7,5 et l'
or dont la densité est
de 19,3.
Forme cristalline
La forme cristalline est souvent ce qui donne la valeur esthétique d'
un minéral. Chaque
minéral cristallise dans un système donné ce qu'
on appelle un système cristallin. Un minéral
donné reproduira toujours les mêmes formes régies par ce système. Par exemple, la halite
cristallise dans le système cubique. La calcite cristallise dans le système rhomboédrique, un
système où les trois axes sont de longueur égale et où les angles entre les axes sont identiques,
mais différents de 90°. Le quartz commun cristallise dans le système hexagonal. On aura des
cristaux à six côtés, et, dans les formes pyramidales, on aura une pyramide à six faces à
chaque extrémité.
Clivage
Le clivage est une propriété très importante des minéraux. Il correspond à des plans de
faiblesse dans la structure cristalline. Puisqu'
il s'
agit de plans de faiblesse, un minéral va donc
se briser facilement le long des plans de clivage, alors qu'
il ne se brisera jamais selon ses faces
cristallines. Ainsi, si on frappe (un bon coup de marteau !) un cristal de pyroxène ou
d'
amphibole (voir les silicates au point 2.1.4), on obtiendra toujours les mêmes angles entre
les faces des morceaux, quelle que soit la dimension de ces derniers. Par exemple, la calcite
possède un clivage rhomboédrique, avec des plans à 75° et 105°. Par contre, si on brise un
cristal de quartz qui est un minéral sans clivage, on obtient des fragments avec des cassures
très irrégulières (comme si on brisait un tesson de bouteille). Les micas se débitent en feuilles
grâce à leur clivage selon un plan unique.
Effervescence
Les minéraux de la classe des carbonates sont décomposés chimiquement par les acides
(acides chlorhydrique, muriatique, acétique). Cette réaction chimique dégage des bulles de
gaz carbonique, un phénomène qu'
on qualifie d'
effervescence (un bouillonnement). Selon les
minéraux carbonatés, cette effervescence se produit sur la masse minérale même ou sur la
poussière, à froid ou à chaud. Un excellent moyen de vérifier l'
authenticité des bijoux de
rhodochrosite ou de malachite!
Propriétés optiques
Les propriétés optiques constituent un élément diagnostique fondamental dans l'
identification
d'
un minéral. Mais la détermination de ces propriétés relève plutôt du spécialiste. En géologie,
les moyens techniques permettent d'
amincir des tranches de minéraux collées sur des lamelles
de verre si minces (30 micromètres) qu'
elles deviennent tout à fait transparentes. On peut
alors étudier ces minéraux au microscope, comme font les biologistes avec des tissus ou des
microorganismes. Chaque groupe de minéraux possède ses propriétés optiques, c'
est à dire
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qu'
ils transmettent différemment la lumière et qu'
ils produisent des couleurs caractéristiques
lorsqu'
ils sont observés en lumière polarisée, ce qui, en bout de ligne, permet de les identifier.
Où peut-on les trouver ?
La nature inanimée représente le règne minéral.
La terre entière étant composée de roches, on en trouve presque partout. Tout ce que nous
voyons sur la terre et qui n’est pas vivant se compose de minéraux et de roches.
Pour ce qui est des minéraux, on en trouve à la surface de la terre, d’autres sont extraits du
sous-sol.
Que ce soit la montagne, la mer, la terre, tout se compose de roches de pierre ou de sel
minéraux.
Quelques exemples dans la vie de tous les jours
Nous utilisons depuis toujours les richesses de la terre, donc les roches et minéraux, pour
confectionner une grande variété de choses en voici quelques exemples :
La pierre, le ciment (craie), le béton (ciment + graviers) pour construire nos maisons et nos
buildings.
Les ardoises pour la couverture des toits.
L’argile cuite donnera des briques.
Les revêtements de nos sols sont en grande partie composés de minéraux.
Le sable
vitres, miroir, les verres,...
Le fer
Les fourchettes, les poignées de portes, les armes,…
Pour nous chauffer nous utilisons aussi du pétrole, du gaz…
Pour se déplacer, les voitures ont besoin aussi du pétrole.
De nos jours, les nouvelles technologies utilisent aussi le cristal (qui est un minéral) dans de
nombreuses applications telles que les cristaux liquides pour des microprocesseurs (électricité
passe plus librement), le quartz pour les horloges et nos machines à calculer aussi sont
souvent à base de cristaux liquides.
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Quelques généralités indissociables quand on parle des roches et
minéraux
Lorsque l’on parle de géologie, nous ne pouvons pas ne pas parler même un bref instant
des fossiles, des cristaux, des pierres précieuses.
Les fossiles sont des restes d’animaux, de plantes qui ont existé il y a longtemps et qui ont
laissé dans la roche des traces imprimées, des empreintes figées à jamais.
Les cristaux sont des minéraux qui se forment en suivant un « ordre » comme, par exemple,
les briques quand on construit un mur. Avec une certaine régularité, ils prennent alors de
superbes formes géométriques aux faces parfaitement lisses.
Les pierres précieuses sont aussi des minéraux mais ils sont d’une dureté particulière, d’une
couleur intense et surtout ces pierres sont assez rares. Plus elles sont rares, plus elles sont
chères. Certaines sont magnifiques sous leurs formes naturelles, d’autres doivent être taillées
et polies.
Il est aussi une pierre importante, plus exactement une stèle en basalte noire, dont il faut
parler. Sur cette stèle, se trouve gravé un décret datant de Ptolémée V, soit de 196 avant JC,
qui est retranscrit en trois écritures : grecque, démotique et hiéroglyphique. C’est la pierre de
Rosette.
De la rencontre de ce document et d’un jeune homme à l’intuition géniale, Jean-François
Champollion, va naître l’égyptologie. La traduction des hiéroglyphes est rendue possible
grâce à cette pierre.
Une expérience de cristallisation :
Prenons trois cuillères à soupe de sel que l’on verse dans une casserole d’eau.
il fond.
Le sel se dissout
Si on laisse évaporer l’eau lentement, des cristaux de sel vont se former.
C’est ce qu’on appelle la cristallisation du sel.
Conclusion
Les roches et les minéraux sont des éléments indispensables à notre évolution et ce depuis
tout temps. Que l’on parle de confort, de technologie, de progrès scientifique mais aussi
d’équilibre alimentaire, car nous avons besoin de minéraux dans notre organisme pour vivre,
les roches et les minéraux sont omniprésents.
Donc il faut être conscient de ce qui nous entoure pour ne pas « abîmer » nos chances et
gaspiller notre capital de richesse pour pouvoir continuer à progresser et à avancer.
La beauté des pierres n’est que la face visible d’une nature trop souvent oubliée.
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Bibliographie
- Roches et minéraux, collection Qui ? Pourquoi ? , éd. Chantecler, Anvers 1973.
- Le monde minéral, éd. Nathan Paris 1997.
- Tout en images, éd. Casterman 2004.
- Le petit Larousse Grand Format, éd. Larousse Paris 2004.
www.edu.gov.mb.ca/frpub/ped/sn/dmo_4e/roches.pdf
www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s2/ident.mineraux.html - 11k
fr.wikipedia.org/wiki/Projet:Roches,_fossiles,_gemmes_et_minéraux.html - 27k
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ème
Kerry Hermans
primaire 2006 - 2007
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Table des matières :
- Introduction.
- Définitions : * Les roches.
* Les minéraux.
* Les minerais.
- Les différents types de roches : * Magmatiques.
* Sédimentaires.
* Métamorphiques.
- Les différents types de minéraux.
- Identification des roches.
- Identification des minéraux : * Couleur.
* Eclat.
* Trait.
* Dureté.
* Densité.
* Forme cristalline.
* Clivage.
* Effervescence.
* Propriétés optiques.
- Où peut-on les trouver ?
- Quelques exemples dans la vie de tous les jours.
- Quelques généralités indissociables quand on parle des roches et minéraux.
- Expérience de cristallisation.
- Conclusion.
- Bibliographie.
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