Morphologie lithologique : Le Modelé des Roches Magmatiques A

Morphologie lithologique :
Le Modelé des Roches Magmatiques
A - Reliefs associés aux roches plutoniques
Comme pour les roches carbonatées, composition chimique et structure vont guider
les formes du relief réalisées dans les pays cristallins-cristallophylliens, ce type de
roches affleurant sur les grandes surfaces correspondant aux racines
érodées (pénéplanées) des anciennes chaînes de montagne. Elles sont d'âge paléozoïque
(chaîne hercynienne) pour le sol français métropolitain et il s'agît de la Chaîne
hercynienne.
Les processus de météorisation dont découle la morphologie lithologique dépendent
directement de la composition chimique des matériaux. Les roches magmatiques étant
des roches résultant de l'association de minéraux silicatés de natures diverses [quartz,
feldspaths alcalins et/ou calco-sodiques, ferro-magnésiens divers (biotite, amphiboles, pyroxènes)], le
mécanisme de météorisation majeur sera bien évidemment l'hydrolyse. L'action de
cette hydrolyse sera bien évidemment différentielle, l'altérabilité des différentes
espèces minérales silicatées n'étant pas la même face au processus de météorisation.
En outre, au sein d'un complexe de roches magmatiques, les proportions relatives des
différentes espèces minérales ne sont pas constantes et une zone plus riche en
minéraux ferro-magnésiens (biotite, par exemple) sera météorisée nettement plus vite
qu'une zone essentiellement quartzo-feldspathique.
Pour ce qui relève de la morphologie structurale, c'est à la fracturation, au sens
large, que reviendra le rôle majeur. Deux types de fractures peuvent être envisagées :
 failles, plans de perte de cohésion s'accompagnant d'un glissement des volumes
rocheux l'un par rapport à l'autre (faille : fracture avec déplacement) ;
 diaclases (ou joints), plans de perte de cohésion sans déplacement (diaclase : fracture
sans déplacement).
Les failles joueront un rôle essentiellement à l'échelle du paysage (macromodelé) ; les
diaclases, plus nombreuses et plus denses, auront un rôle fondamental à l'échelle de
l'affleurement (micromodelé).

Front de carrière dans une exploitation de granite (granulats)
Granite du Sidobre (Massif Central, Tarn, France)
Diaclases parcourant le massif rocheux
De loin, on croit lire une stratification.... et on peut penser avoir affaire à une roche
sédimentaire....
Photographie P. Elouard
Front de carrière dans une exploitation de granite (granulats)
Granite du Sidobre (Massif Central, Tarn, France)
L'interprétation de la photographie ci-dessus met en relief les différentes
familles de plan de fracture (diaclases) affectant le massif rocheux. Leurs
géométries d'orientation différentes individualisent des polyèdres, empilés
les uns sur les autres. Le massif rocheux est structuré comme une "boîte de
sucres", chaque polyèdre correspondant à un "morceau de sucre".
Photographie P. Elouard
L'importance de la fracturation dans la météorisation des calcaires et des roches
endogènes découle du fait qu'il s'agit dans les deux cas de roches cohérentes,
imperméables en petit. C'est la fracturation qui va développer une perméabilité en
grand dont la conséquence est une multiplication des surfaces soumises à l'action
agressive du solvant qu'est l'eau.

Importance de la fracturation dans la météorisation des granites. Elle favorise la multiplication des voies de pénétration et
l'augmentation des surface de "corrosion". Cette "corrosion" par l'eau est évidemment plus intense à l'intersection des plans de fracturation.
Le mécanisme de météorisation est l'hydrolyse (voir plus loin). Les produits dérivant de cette altération, après transport, donnent naissance
aux roches détritiques terrigènes (roches silico-clastiques). In Eléments de Géologie (1989), Pomerol C. et Renard M. Armand Colin
édit., Paris, 9ème édit., 616 p.
A.1. Rappel sur l'hydrolyse (voir ANNEXE 1)
Les roches plutoniques (granites et roches apparentées) peuvent être pris comme exemple
de roches à fort résidu d'altération. Ces roches sont soumises à l'hydrolyse,
mécanisme chimique fondamental de la dégradation des roches formées de silicates
(péridots, pyroxènes, amphiboles, micas, feldspaths, quartz).
L'hydrolyse consiste en un échange de cations entre l'eau et le réseau cristallin des
silicates. En fonction de la structure et de la composition chimique de ces derniers, il y
a une altérabilité différentielle des silicates.
Séquence d'altérabilité des silicates les plus courants des roches endogènes. En présence d'eau, le comportement des différents
cations dépend essentiellement du rapport valence/charge ionique (potentiel ionique). Les cations solubles sont principalement K, Na,
Ca, Mg. Par contre, Fe3+ , Al sont très peu solubles et vont précipiter en milieu aqueux. InGéomorphologie structurale (2001), Peulvast
J.-P. et Vanney J.-R. Gordon and Breach Sciences Publishers, Paris, 505 p.

Surface naturelle d'un granite soumis à l'hydrolyse
Les divers composants minéralogiques ne présentant pas la
même susceptibilité face au phénomène d'altération, il y a
une mise en relief des minéraux les moins sensibles (quartz,
feldspaths potassiques) alors que les zones riches en ferro-
magnésiens (biotite) en en feldspaths plagioclases sont
altérées plus vite, correspondant aux zones en creux.
Surface naturelle d'un
granite soumis à l'hydrolyse
Certains quartz sont à la limite
du déchaussement, prêts à
alimenter le gore s'accumulant
au pied de l'affleurement. Les
feldspaths, altérables plus
lentement que les feldspaths
plagioclases, sont également en
relief. Les zones entourées d'un
pointillé jaune sont des zones
riches en biotite et feldspaths
plagioclases de petite taille.
Altérés plus rapidement, ces
minéraux y ont été transformés
en argiles, facilement évacuées
par les eaux de ruissellement
(zones en creux).
Les conditions favorisant l'hydrolyse sont :
 une importante fracturation ;
 des températures élevées et des précipitations abondantes ;
 un couvert végétal bien développé, produisant acides humiques et
CO2 augmentant le pouvoir hydrolysant de l'eau).
En raison de ces conditions, la qualité érosive de l'hydrolyse va dépendre des
climats.

Hydrolyse et climats : nature minéralogique (intensité de l'hydrolyse) et épaisseur du manteau d'altération en fonction de la latitude
(température, pluviométrie, végétation). In Eléments de Géologie (1989), Pomerol C. et Renard M. Armand Colin édit.,Paris, 9ème édit., 616
p.
A.2. Reliefs des roches plutoniques selon les zones climatiques
A.2. a - Micromodelés (échelle de l'affleurement)
En climat tempéré humide (Massif central, Vosges), le quartz et la muscovite du
granite sont inaltérables. La biotite et les feldspaths s'hydrolysent en une série de
minéraux argileux (dont l'illite). Le granite hydrolysé s'effrite ainsi en un sable argileux (=
gore, puis arène granitique). Même si l'altération des silicates reste peu poussée, l'action de
cette hydrolyse demeure prépondérante dans le démantèlement du granite : elle
favorise la désagrégation mécanique et le déchaussement des minéraux résistants en
fragilisant la cohésion des cristaux entre eux.
Granite de Royat (Puy-de-Dôme, France)
Substratum du plateau arverne, horst supportant la Chaîne volcanique des
Puys.
Massif rocheux présentant différentes familles de diaclases, surfaces de
fracturation propices à la pénétration de l'eau et facilitant le travail d'altération
de l'hydrolyse.
Photographie J-P Bourseau