Les minéraux, 1 roches et les so Les trembleme, de terre, volcan et

Chapitre 10
Les minéraux, 1
roches et les so
Quelles forces déchaînent la puissance colossale des volcans et
des tremblements de terre? Comment naissent les montagnes et
les rochers sur notre planète ? Comment se forment, dans les
profondeurs de la Terre, les minéraux et les combustibles que
nous extrayons du sol pour en faire des produits utiles?
Comment se constituent les bonnes terres
qui produisent notre nourriture?
Les réponses à ces questions sont
enfouies dans l'écorce terrestre, la mince
couche superficielle en perpétuelle transfor-
mation de notre planète. Au cours de notre
histoire, les scientifiques ont toujours essayé
de comprendre les forces qui façonnent et
transforment l'écorce terrestre. Dans ce
module, tu verras comment les scientifiques
ont formulé et ensuite rejeté des théories
sur l'écorce terrestre à mesure qu'ils faisaient
de nouvelles observations et établissaient des liens avec leurs
observations précédentes. Tu apprendras comment les nouvelles
technologies, qui permettent d'observer les fonds marins et de
radiographier l'intérieur de la Terre, ont amené les scientifiques
à élaborer la théorie actuelle de la tectonique des plaques. Tu
auras l'occasion de réfléchir sur les dommages que nos besoins
en nourriture, en minéraux et en combustibles causent à la
Terre et tu pourras penser à des façons de mieux protéger les
Chapitre 11
Les trembleme,
de terre, volcan
et montagnes
Chapitre 12
L'histoire de
l'écorce terrest,

1'
Mise
en train
Pourquoi une roche
est-elle une roche?
• Pourquoi certaines
pierres sont-elles
précieuses, alors que
d'autres n'ont aucune
valeur?
• Pourquoi les plantes
poussent-elles à certains
endroits et pas ailleurs?
Journal
Jj
sci,ntifique
I''
_. ~;(",œr~·e ,
Utilise tes connais-
sances pour répondre
aux ~estions ci-dessus
dans ton journal scien-
tifi~e. Pendant ta
lecture du chapitre.
cherche de nouveaux
renseignements ~e tu
pourras qjouter à tes
réponses.
'
A la rencontre de la Terre,
de la mer et du ciel, les côtes
rocheuses forment l'un des paysages
les plus majestueux du monde:
Peggy's Cove, en Nouvelle-Écosse.
À cet endroit, les vagues battent
continuellement les blocs rocheux,
et leurs embruns atteignent le phare.
Des champs vert et or luxuriants
s'étendent tout près de là.
Y a-t-il un lien entre les roches
nues et les bonnes terres agricoles?
S'il existe un processus qui trans-
forme les roches en terre, se termine-
t-il à cet endroit ou se poursuit-il?
Quels matériaux précieux se cachent
sous la terre? Comment arrivent-ils
là, et pourquoi sont-ils si importants
pour nous?
Le Canada est riche en beauté,
en paysages et en ressources natu-
relles souterraines. Il est un des plus
grands exportateurs de produits
forestiers, miniers et agricoles,
produits qu'on tire des roches, des
minéraux et des sols de l'écorce
terrestre. Les produits de la Terre
contribuent à la richesse écono-
mique du Canada, mais ils ne sont
pas inépuisables. Il est important
que nous, Canadiennes et Canadiens,
gérions ces ressources intelligem-
ment afin que nous puissions, ainsi
que les générations futures, les
utiliser et en jouir.
Dans ce chapitre, tu étudieras
les minéraux, les roches et les sols
sur ou sous la surface de la Terre et
tu en apprendras davantage sur leur
formation.
p
sfeux
Omni
TRUC
Pour savoir comment
utiliser un journal
scientifique, va à la
page 476.
sur les
concepts clés
Dans ce chapitre, tu découvriras:
• comment les minéraux, les roches et les sols se
forment et continuent de se transformer au cours d'un
cycle;
• comment les types de sols et les cultures varient
au Canada;
• comment les activités humaines influent sur notre
environnement de façon positive et négative.
278 L'écorce terrestre
feux
suries
habiletés clés
Dans ce chapitre, tu devras:
• faire des expériences sur des objets non identifiés afin
d'identifier des minéraux;
• concevoir et étudier des modèles de formation de
roches, de sols et de terres;
• travailler en équipe pour résoudre des problèmes de
gestion des ressources et des terres.
Dur comme de la roche
La plupart des gens connaissent l'expression
"dur comme de la roche». À part sa dureté,
qu'est-ce qui fait qu'une roche est une roche?
De quels matériaux sont constituées les roches?
Comment distinguer deux roches semblables?
Ce dont tu as besoin
Plusieurs objets inconnus
Ce que tu dois faire · 1'
1. Avec une ou un camarade de classe, - -
1
11
observe les objets que ton enseignante ou
ton enseignant t'a fournis. Trouve une façon
de les classer.
2. Quels renseignements te donne la dureté
d'un objet? Devrait-on classer tous les
~ • objets durs parmi les roches? Toutes les
roches sont-elles dures? Quelles autres
observations peux-tu faire sur chaque objet?
~ Pourquoi ne classerais-tu pas tous les
objets parmi les roches? Explique les
raisons pour lesquelles tu as classé les
.,. objets ainsi. Note tes idées.
3. Avec tes camarades de classe, discute des
raisons qui font qu'une roche est une roche.
' Note tes idées.
1·
4. Commence à dresser une liste des utilités
possibles des roches. Réfléchis et dis
1
' pourquoi il est important de connaître cer-
\J taines propriétés d'une roche particulière.
J=- •.•
1i1~'~:
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'-..
Les minéraux, les roches et les sols 279

1111111111
•'
10.1
Les minéraux
Tu viens juste d'examiner un certain nombre d'objets afin de déterminer lesquels
pouvaient être classés parmi les roches. Qu'est-ce qu'une roche? Une roche est
constituée de une ou de plusieurs substances solides inorganiques, pures et
naturelles, appelées minéraux.
Lesavais•tu?
Bien que le verre soit
formé des mêmes élé-
ments que le quartz, ce
n'est pas un solide et ce
n'est donc pas un miné-
ral. En fait, le verre est
semblable à un liquide
très épais qui coule très
lentement. Les fenêtres
des très vieux bâtiments
sont plus épaisses en
bas qu'en haut parce
que la gravité entraîne
le liquide vers le bas.
Le verre prend des
centaines d'années à
s'écouler sur seulement
quelques millimètres.
280 L'écorce terrestre
' L'échelle de dureté de Mohs
Tu sais probablement que tu peux gratter un mor-
ceau de craie avec tes ongles, mais que tu ne peux
gratter ainsi la plupart des autres types de roches.
Comment peut-on utiliser les «égratignures»
pour identifier les minéraux? C'est une question
qu'un scientifique allemand, Friedrich Mohs, s'est
posée en 1812. Il a mis au point une échelle de
10 minéraux avec une valeur de dureté allant de
1 à 10 (voir le tableau 10.1).
Comment se sert-on de cette échelle? Suppose
que tu aies un minéral inconnu qui ressemble à du
talc ou à du corindon. Gratte-le avec ton ongle. S'il
s'agit de talc, il sera facile à érafler parce que les
ongles ont une dureté de 2,5 sur l'échelle, ce qui
. est beaucoup plus dur que le talc, qui a une dureté
de 1. S'il n'est pas facile à gratter, ce n'est pas du
talc et il s'agit alors probablement de corindon.
La dureté du corindon est plus difficile à évaluer
parce qu'il est très dur. En effet, il est plus dur
que la plupart des autres objets et minéraux. Que
pourrais-tu faire pour déterminer la dureté du
corindon?
Le diamant est le plus dur de tous les minéraux.
La figure 10.2 montre une des nombreuses façons
d'utiliser le diamant.
Tableau 10.2 Les six principaux systèmes cristallins
Tableau 10.1
~
L'échelle de dureté de Mohs
Dureté Dureté
Minéral
du minéral
d'objets communs
-
le talc
1 (le plus tendre)
une mine de crayon tendre (1,5)
le gypse 2
un ongle (2,5)
la calcite 3
un morceau de cuivre (3,5)
la fluorine
4
un clou de fer (4,5)
l'apatite 5
du verre (5,5)
le feldspath 6
une lime d'acier (6,5)
le quartz 7
de la porcelaine (7)
la topaze 8
du papier de verre (7,5)
le corindon 9
du papier d'émeri (9,0)
le diamant
10 (le plus dur)
L'échelle de dureté de Mohs est un outil utile
pour l'identification des minéraux. Cependant, si
l'on considère qu'il existe plus de 3000 minéraux,
d'autres propriétés sont nécessaires pour les identi-
fier. Les minéraux se présentent parfois sous forme
de cristaux. On trouve du cristal à l'état naturel, et
il a des arêtes droites, des faces plates et des angles
réguliers. Tous les minéraux de l'écorce terrestre
peuvent être groupés selon les six formes
cristallines énumérées dans le tableau 10.2.
Exemples
Structures
le chlorure de sodium
cubique
la wulfénite
tétragonale
hexagonale
orthorhombique
monoclinique
triclinique
Figure 10.2 Bien que la molette de
découpe semble avoir été fabriquée dans
un métal ordinaire, son bord tranchant
est fait d'un minéral dur, comme le
diamant.
La plupart des minéraux sont assez rares. Seulement quelques-uns, tels que le
quartz et le mica, sont communs et se retrouvent partout dans l'écorce terrestre
(la mince couche superficielle de la Terre). Un minéral se rencontre sous forme
d'élément (une substance pure) ou de composé (deux substances ou plus). Par
exemple, le quartz est composé de deux éléments, le silicium et l'oxygène. Aucun
autre minéral n'a la même composition ni les mêmes proportions de ces élé-
ments. Le soufre, le cuivre, l'or et le diamant sont constitués d'un seul élément.
Si tu étais une prospectrice ou un prospecteur qui cherche de l'or, comment
saurais-tu si tu en as trouvé? « C'est facile!» dirais-tu? Nous savons tous à quoi
ressemble l'or, n'est-ce pas? Un autre
minéral, la pyrite, plus commun que _.,J LIE~
l'or, est presque identique à celui-
ci. L'or est précieux tandis que
la pyrite ne vaut presque rien.
Comment savoir si le métal
jaune et brillant que tu as
trouvé est bel et bien de l'or?
Les propriétés des minéraux
sont d'importants indices permet-
tant de les identifier.
du granit
Figure 10.1 Le granit est une roche
constituée d'un ensemble de miné-
raux. Le granit poli est souvent utilisé
dans la construction de bâtiments
et comme base pour les statues. Le
granit contient les minéraux suivants:
le feldspath (des grains brillants), le
quartz (un cristal transparent), le
mica (des flocons gris verdâtre) et la
hornblende (des taches foncées).
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'. \. '
~~
le corindon
Les minéraux, les roches et les sols 281
INTERNET
www.dlcmcgrawhill.ca
Tu trouveras d'autres renseignements sur la
fabrication du verre et son histoire en allant dans le
site Web indiqué ci-dessus. Clique sur Matériel
complémentaire/ Primaire et secondaire, puis
sur OMNISCIENCES 7 pour savoir où aller
ensuite. Fais un rapport sommaire du
résultat de tes découvertes.
le gypse
{JJ)
l'albite

:1
,.
INTERNET
D'autres indices permettant
l'identification des minéraux
L'éclat
Tu viens d'apprendre que la structure cristalline d'un
minéral donne d'importants indices sur son identité.
Certains minéraux tels que l'or et d'autres métaux
sont brillants, ce qui donne un autre indice sur leur
identité. D'autres comme le talc sont parfois ternes.
La plupart des minéraux ternes sont des non-métaux.
La brillance ou l'éclat d'un minéral dépend de la façon
dont sa surface reflète la lumière. La surface d'un
minéral peut refléter la lumière de différentes façons.
www.d!J:mcgrawhill.ca
Trouve quels minéraux sont utilisés pour fabriquer
toutes les pièces de monnaie canadiennes en allant
dans le site Web îndiqué ci-dessus. Clique sur Matéri:èl
éomplémentairlf/P~aire et S!clfndaiie, puis sur
OMNISCIENC'ES~ù pour savoir où aller
ensÜite.
'
La rayure
Lorsqu'on frotte un minéral contre une tuile de por-
celaine non vernie, comme à la figure 10.4, il laisse
une rayure. Une rayure est la couleur de la poudre
d'un minéral. On peut distinguer les minéraux sem-
blables, comme l'or et la pyrite, en comparant leurs
rayures. L'or laisse une rayure jaune tandis que la
rayure de la pyrite est noir verdâtre ou brun-noir.
Les minéraux de dureté supérieure à celle de la
tuile de porcelaine (dureté de 7) ne laissent pas de
rayures. Ces minéraux, plus particulièrement ceux de
couleur noire, peuvent être pulvérisés. Un nombre
étonnant de minéraux noirs ont une poudre de
couleur pâle.
La dureté, l'éclat, la couleur et la rayure sont des
propriétés des minéraux qui aident les géologues à
identifier plusieurs types de minéraux assez facile-
ment. D'autres propriétés constituent des indices
additionnels d'identification, dont le clivage et la
fracture.
La façon dont un minéral se casse peut permettre
de l'identifier. La propriété d'un minéral de se casser suivant des surfaces lisses et
plates ou des plans est appelée clivage. Le mica est un exemple de minéral qui se
clive facilement en fines lamelles (voir la figure JO.SA). Les couches de mica se
séparent comme les pages d'un livre.
Tous les minéraux n'ont pas de plan de clivage. Certains minéraux se brisent
en des fragments qui présentent des surfaces inégales et rugueuses; on dit d'un
tel minéral qu'il se fracture (voir la figure JO.SB). L'obsidienne est un exemple de
minéral qui se fracture. On sépare les couches de mica comme on sépare les
pages d'un livre, mais on sépare le quartz comme on déchire un livre.
Figure 10.5A Le mica est un minéral qui se clive Figure 10.58 L'obsidienne est un minéral qui se
toujours selon la même direction. On peut donc fracture lorsqu'on le brise.
le séparer en fines lamelles.
Le clivage et la fracture
Le savais•tu?
Le graphite est un
minéral utilisé dans les
crayons. Les traces de
crayon sont simplement
des traces de graphite,
qui est assez tendre pour
rester sur du papier.
282 L'écorce terrestre
La couleur
Après l'éclat, la couleur est une des propriétés les plus attrayantes des minéraux.
La couleur d'un minéral peut également être un indice de son identité. La
couleur seule ne permet toutefois pas d'identifier le minéral, comme dans le cas
de l'or et de la pyrite. De plus, un minéral n'est pas toujours de la même couleur.
Par exemple, le corindon (qui se compose d'aluminium et d'oxygène) est blanc
lorsqu'il est pur. Cependant, lorsqu'il contient du fer ou du titane, il est bleu (et
on l'appelle un saphir). Lorsqu'il contient du chrome, il devient rouge (et porte
le nom de rubis). Voir la figure 10.3.
Figure 10.4 La couleur n'est pas toujours utile à l'identifica-
tion du minéral. L'hématite, par exemple, est parfois rouge
foncé, grise ou argent. Ses rayures sont cependant toujours
rouge-brun foncé.
Figure 10.3 Les émeraudes (vertes), les améthystes (violettes) et les topazes (jaunes) sont d'autres
variétés de corindon dont la couleur provient d'impuretés.
Les minéraux, les roches et les sols 283

RÉ ALI S'E UNE
Un mystère géologique
Tu es une ou un géologue. Tu viens de recevoir un colis de l'équipe de terrain
qui travaille pour ton entreprise dans le nord de l'Alberta. Sur une note jointe au
colis, tu peux lire: « Découverte d'une nouvelle grotte. Ci-inclus des échantillons
de roches trouvés là-bas. Prière d'identifier.»
Comment l'échelle de dureté de Mohs et la classification des systèmes
cristallins t'aideront-ils à résoudre ce mystère?
Problème à résoudre
Comment peux-tu identifier les différents minéraux? Quelles propriétés des
minéraux examinerais-tu et dans quel ordre ?
Consignes de sécurité
n~
Fais attention lorsque tu manipules
des objets pointus ou coupants.
Marche à suivre
O Trace un tableau comme
celui ci-dessous.
f) Inscris le numéro du premier
• échantillon de minéral dans
la première colonne de ton
tableau.
• a) Inscris la couleur du
minéral. Tu peux utiliser
la loupe pour le voir de
plus près. Si tu reconnais
une forme cristalline,
comme celles énumérées
au tableau 10.2, écris
tes observations sous
« Forme cristalline».
Matériel
des échantillons de minéraux
numérotés
une loupe
un clou de fer
une pièce de monnaie en cuivre ou
un morceau de cuivre
un couteau tout usage
une lime d'acier
une feuille de papier de verre
une feuille de papier d'émeri
un morceau de porcelaine (pour les
rayures)
les tableaux 10.1 et 10.2 (page 281)
un guide d'identification des
minéraux
b) Décris l'éclat de l'échantil-
lon.
c) Examine l'échantillon et
essaie de deviner la cou-
leur de sa rayure. Frotte
ensuite le minéral contre
le morceau de porcelaine
et enlève l'excès de
poudre. Note la couleur
de la rayure. Si le minéral
est trop dur pour laisser
une rayure, laisse cette
case en blanc.
d) Examine l'échantillon et
essaie de deviner sa du-
reté. Gratte l'échantillon
avec ton ongle. Si ton
ongle ne laisse pas d'égra-
tignures, essaie avec la
pièce de monnaie en
cuivre et ainsi de suite, en
suivant l'échelle, jusqu'à ce
que tu trouves un matériau
qui laisse une égratignure
.(si le papier d'émeri n'en
laisse pas, présume que la
dureté est de 10).
e) Dans la colonne «Autres»,
note toute autre caracté-
ristique distinctive que
tu remarques.
C) Répète l'étape 2 avec les
autres échantillons.
O Identifie les échantillons en
comparant leurs propriétés
avec celles énumérées au
tableau 10.2. Utilise égale-
ment l'échelle de dureté de
Mohs et les autres données de
cette section. Remplis toutes
les cases vides du tableau avec
les renseignements que tu
trouves dans ces sources.
O Lave bien tes mains après
avoir terminé ton enquête et
nettoie les surfaces de travail.
------- ---------·
Caractéristiques de quelques minéraux communs
. --- -- ------------ -- ±
Numéro du mlnéral·t· - Couleur Forme crlstalllntÉclat Rayure Dureté
---------· . --------- ·----- --- --·--- -
-- -·------ -- ~ ---
1 -r ---t- -+-
284 L'écorce terrestre
Autres
Nom du minéral
lu;
Analyse
1. Quels minéraux semblaient identiques avant l'examen des
échantillons?
2. a) Quel minéral était le plus tendre? Lequel était le plus dur?
h) Tes hypothèses étaient fondées seulement sur l'apparence.
Étaient-elles exactes?
3. a) Quels minéraux étaient de la même couleur que leur rayure
ou leur poudre?
b) Quelles rayures t'ont causé une surprise?
4. As-tu été capable d'utiliser d'autres caractéristiques ou pro-
priétés pour t'aider à identifier certains échantillons? Quelles
caractéristiques ou propriétés as-tu utilisées?
Conclusion et mise en pratique
5. As-tu réussi à identifier tous les échantillons de minéraux?
Sinon, peux-tu suggérer d'autres essais pour des expériences
futures?
6. a) Quelle propriété t'a été la plus utile dans l'identification des
minéraux? Pourquoi ?
b) Quelles propriétés n'ont pas été très utiles dans l'identifica-
tion des minéraux? Pourquoi ?
7. De quelle façon la dureté semble-t-elle influer sur la ressem-
blance entre la couleur d'un minéral et la couleur de sa rayure?
8. La main à la pâte Inscris l'ordre dans lequel tu examinerais
& les propriétés des minéraux dans une prochaine expérience.
Développe tes habiletés
9. Va chercher un ensemble de minéraux de l'échelle de Mohs.
Utilise ces minéraux pour vérifier avec plus de précision la
dureté de tes échantillons.
-----·----+-- -----
informatique
Si tu disposes d'un ordinateur, prépare un tableau pour organiser les données de
l'activité Réalise une expérience 10-A.
Les minéraux, les roches et les sols 285
!