sédimentaire, roche, roche composée de matériaux retravaillés
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Classification des roches Stage initiateur escalade Avril 2005 Denis TORTEL Géologie Science traitant de l’origine de la Terre, de son histoire, de sa forme, des matériaux qui la composent et des processus qui influent ou qui ont influé sur elle. La géologie s’intéresse aux roches et aux matériaux dérivés qui composent les couches externes du globe terrestre. Afin de comprendre la genèse de ces matériaux, les géologues recourent aux connaissances d’autres domaines scientifiques, comme la physique, la chimie et la biologie. Ainsi, des secteurs aujourd’hui très importants de la géologie, comme la géochimie, la géophysique, la géochronologie (emploi des méthodes de datation) ou encore la paléontologie, peuvent-ils maintenant être considérés comme des disciplines à part entière, qui donnent aux géologues la possibilité de mieux appréhender le fonctionnement de la planète Terre à travers le temps. Géologie Si chacune des sciences de la Terre suit sa propre démarche, toutes sont étroitement liées à la géologie. Ainsi, l’étude des eaux de la Terre, dans leur relation avec les processus géologiques (hydrogéologie), fait appel aux connaissances de l’hydrologie et de l’océanographie ; de la même façon que la mesure et l’établissement des cartes de la surface de la Terre utilisent les acquis de la cartographie et de la géodésie. L’étude des corps célestes, et notamment de la Lune, de Mars et de Vénus, fournit également des indices sur les origines de la Terre. Limitées à l’origine aux observations télescopiques à partir de la Terre, ces investigations ont connu un essor formidable avec le développement de la recherche spatiale à partir des années soixante. La géologie ne se cantonne pas à l’étude des formes du relief terrestre (géomorphologie) et autres caractéristiques de la surface de la Terre ; elle considère également la structure interne de la planète. Les connaissances qu’elle en dégage sont bien sûr d’un intérêt scientifique primordial ; mais ce savoir sert aussi directement l’Homme. Ainsi, la géologie appliquée a-telle pour fonctions essentielles la prospection de minéraux utiles, la localisation des structures géologiques susceptibles de servir de soubassement aux bâtiments et ouvrages divers et la prévision des risques naturels associés aux forces géodynamiques décrites ci-dessous. Cycle de la roche Le cycle de la roche représente l'interaction des processus internes (endogènes) et externes (exogènes) de la Terre. Cycle de la roche Il décrit notamment les processus de transformation de chacun des trois principaux types de roches (roches sédimentaires, métamorphiques et magmatiques) en roches de l'un ou l'autre des deux autres types, voire en roches d'un type spécifique différent. Les sédiments compactés, cimentés et parfois recristallisés forment des roches sédimentaires ; les roches soumises à de fortes chaleurs et pressions forment des roches métamorphiques ; les roches issues du refroidissement puis de la solidification de magma forment des roches magmatiques (ou ignées) Les roches sédimentaires Roche composée de matériaux retravaillés géologiquement, formée par l’accumulation et la consolidation de matière minérale et de particules déposées par l’action de l’eau ou, moins fréquemment, du vent ou de la glace. La plupart des roches sédimentaires sont caractérisées par des lits parallèles ou discordants qui reflètent les variations de la vitesse de sédimentation ou la nature des matériaux déposés. Formation des roches sédimentaires Les roches sédimentaires résultent du compactage, de la cimentation et de la déshydratation des particules déposées, millénaire après millénaire, au fond des océans. Les différences de couleur et de composition témoignent de la variété des milieux de sédimentation (nature des particules et rythme de leur dépôt). Les roches sédimentaires, dont les calcaires, contiennent parfois des fossiles de taille variable. Elles se forment aussi par évaporation de l'eau et précipitation des sels contenus dans les solutions. Formation des roches sédimentaire Les roches sédimentaires sont dites « exogènes » car elles se forment à la surface du globe terrestre (que ce soit à la surface des continents ou au fond des mers et des océans). En volume, elles ne représentent que 5 p. 100 de l’ensemble de la croûte terrestre (continentale et océanique). Par contre, leur extension à la surface de la lithosphère est très importante puisqu’elles couvrent près de 75 p. 100 des continents. CLASSIFICATION Il existe plusieurs modes de classification des roches sédimentaires. La différenciation selon leur mode de formation permet de distinguer les roches sédimentaires physico-chimiques des roches sédimentaires détritiques. Ces dernières sont composées de particules minérales produites par la désintégration mécanique d’autres roches. Ces particules sont transportées, sans détérioration chimique, par les cours d’eau, jusqu’aux nappes d’eau de plus grande dimension où elles se déposent en lits superposés. L’argile, le sable et le grès sont des roches sédimentaires courantes d’origine détritique. (Conglomérats et poudingues) Classification Les matériaux composant les roches sédimentaires physico-chimiques consistent en squelettes d’organismes marins microscopiques déposés au fond de l’océan, c’est le cas du calcaire. Ils peuvent également avoir été dissous dans de l’eau circulant à travers la roche mère puis déposés dans une mer ou un lac par précipitation de la solution. L’halite (sel gemme), le gypse et l’anhydrite sont formés par l’évaporation de solutions salines et la précipitation des sels qui en résulte. Classification Une autre classification prend en compte la composition chimique ou minéralogique de la roche. On distingue alors les roches argileuses (argiles), les roches carbonatées (calcaires et dolomies), les roches siliceuses (silex, meulières, radiolarites, jaspes), les roches carbonées (charbons, huiles minérales), les roches salines (gypse, albâtre, anhydrite, sel gemme), les roches ferrugineuses (minerai de fer sédimentaire du type « minette », grès ferrugineux), les roches phosphatées (phosphates). Classification Le milieu de formation peut également servir à opérer une différenciation dans les roches sédimentaires. On parle, dans ce cas, de roches continentales, marines, lagunaires. Enfin, il existe une classification granulométrique prenant en compte la taille des éléments constitutifs de la roche : les rudites sont composées d’éléments grossiers, les arénites d’éléments moyens, les lutites d’éléments fins. Roche magmatique Roche résultant du refroidissement et de la solidification ultérieure d’une masse de roche en fusion, nommée magma. Les roches magmatiques sont des roches « endogènes », c’est-à-dire qu’elles se sont formées à l’intérieur du globe. Roches magmatiques intrusive Les roches magmatiques plutoniques (ou intrusives) — le granite, la syénite, la diorite, le gabbro — se sont constituées à partir de magma enfoui profondément dans la croûte terrestre. Les roches se refroidissant très lentement, sous une couverture épaisse de plusieurs milliers de mètres, les minéraux cristallisent parfaitement et atteignent des dimensions leur permettant d’être distingués à l’œil nu. Voir intrusions magmatiques. La pression de la couverture empêche par ailleurs la formation de vacuoles ; les roches plutoniques sont, en conséquence, très massives et présentent une très faible porosité. Les roches magmatiques volcaniques Les roches magmatiques volcaniques (ou effusives) — représentées surtout par le basalte, la rhyolite, le trachyte, l’andésite — se sont formées quand le magma en fusion est remonté des profondeurs et a colmaté les fractures proches de la surface, ou quand le magma a été expulsé à la surface de la Terre, à la faveur d’une éruption volcanique. Le refroidissement ultérieur et la solidification du magma ont été très rapides, provoquant la formation de minéraux à grain fin ou de roches semblables à du verre (obsidienne). Les nombreuses petites cavités souvent observées dans les roches volcaniques sont dues au dégazage du magma. Les roches magmatiques volcaniques À côté des roches provenant du refroidissement des laves, on distingue les pyroclastites, formées de matériel projeté dans l’atmosphère lors des éruptions. Ce sont les téphra (scories, bombes, cendres, sables) et leurs équivalents consolidés (tufs, ignimbrites). Les roches magmatiques Composées presque entièrement de silicates, les roches magmatiques sont souvent classées selon leur teneur en silice. On distingue alors les roches magmatiques acides (granite, rhyolite) et les roches magmatiques basiques (gabbro, basalte). Les roches magmatiques acides se forment pour l’essentiel dans les zones d’affrontement entre plaques lithosphériques, soit lors des collisions continent-continent, soit dans les zones de subduction (contact océan-continent). Les roches magmatiques basiques sont surtout émises dans l’axe des dorsales médio-océaniques, où elles forment de la nouvelle croûte océanique Les roches métamorphiques roche dont la composition et la texture originelles ont été modifiées par la chaleur et la pression, généralement en profondeur dans la croûte terrestre (roche endogène). Les roches métamorphiques constituent la majeure partie des boucliers continentaux et du socle des plates-formes stables. Elles se sont formées, le plus souvent, dans les racines d’anciennes chaînes de montagnes où les matériaux ont été soumis à des forces colossales, par suite de la collision des plaques tectoniques. Ce métamorphisme est appelé métamorphisme régional (ou général). D’autres roches métamorphiques doivent leur origine à la chaleur d’une intrusion magmatique : c’est le thermométamorphisme ou métamorphisme de contact. Les roches métamorphiques Quatre variétés courantes de roches métamorphiques peuvent être rattachées à une roche sédimentaire ou magmatique originelle, parce que les roches montrent divers degrés de métamorphisme, selon la température et la pression qu’elles ont subies. Ainsi, l’argile est métamorphisée en ardoise si la température reste basse, mais si elle est chauffée à des températures assez élevées pour que les minéraux argileux se recristallisent en paillettes de mica, elle se métamorphise en phyllite. À des températures et des pressions encore plus élevées, l’argile et la siltite se recristallisent entièrement, formant du schiste ou du gneiss, roches dans lesquelles l’alignement des paillettes de mica produit une texture feuilletée, la foliation. Dans le schiste, les minéraux de teinte claire (principalement le quartz et le feldspath) sont répartis uniformément dans les micas foncés ; le gneiss, d’autre part, montre des bandes de couleurs différentes. Parmi les autres minéraux formés ordinairement par recristallisation métamorphique, les alumino-silicates comme l’andalousite, la sillimanite et la cyanite sont suffisamment spécifiques pour caractériser des faciès différents. Les roches métamorphiques Parmi les roches métamorphiques non foliées, le quartzite et le marbre sont les plus courants. Le quartzite est une roche généralement dense, dure, claire, dans laquelle les grains de sable d’un grès ou d’une siltite ont été recristallisés en une combinaison de grains de quartz imbriqués. Le marbre est une roche plus tendre, plus friable, de couleur variable dans laquelle la dolomite ou la calcite du matériau sédimentaire d’origine ont été entièrement recristallisées.
