Guide Complet sur les Roches: Magma, Types et Processus Géologiques

Les Roches : Définition et Classification

Une roche est un agrégat de minéraux aux propriétés physiques et chimiques, d'origine naturelle, qui présente un certain degré de cohésion.

Les Trois Types de Roches

• Roches Ignées (Ignis = feu) : Elles se forment lorsque la roche en fusion, appelée magma, se refroidit et se solidifie.
• Roches Sédimentaires : Elles résultent de la consolidation de fragments de roche, de la précipitation de minéraux à partir d'une solution, ou du compactage de restes de plantes ou d'animaux.
• Roches Métamorphiques : Elles sont le bilan de la transformation d'autres roches, généralement sous la surface, par l'activité chimique, la pression et les fluides.

Le Magma et ses Caractéristiques

Le Magma est une roche en fusion qui se forme à grande profondeur sous la croûte terrestre. Il est composé de plusieurs minéraux, qui sont essentiellement des silicates, des oxydes et des sulfures.

Caractéristiques Chimiques du Magma

La portion liquide, appelée fondue, est formée par des ions d'oxygène qui, combinés au silicium, donnent de la silice (SiO₂). Elle contient également de petites quantités d'aluminium, de potassium et de sodium. Les gaz les plus communs dans le magma sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone et le dioxyde de soufre.

Caractéristiques Physiques du Magma

Les composants solides sont des silicates qui cristallisent à partir de la matière rocheuse fondue. La viscosité de ces matériaux rocheux varie, mais ils s'écoulent à des températures élevées.

La Série de Réaction de Bowen

Cette série indique la séquence de cristallisation des silicates à partir d'un magma qui se refroidit lentement et qui a une composition idéale. Les minéraux olivine cristallisent en premier. Dans la même gamme de température, les plagioclases cristallisent dans une série continue.

Facteurs Influant sur la Taille des Cristaux

La taille des cristaux dépend de :

• La vitesse à laquelle le magma se refroidit.
• La quantité de silice présente.
• La quantité de gaz dissous dans le magma.

Les Roches Ignées (Magmatiques)

Les roches ignées sont formées directement par la solidification due au refroidissement du magma (matériau en fusion). Elles sont classées comme roches ignées ou magmatiques : intrusives ou extrusives.

Intrusions Magmatiques (Plutons)

Les intrusions magmatiques, ou plutons, sont des corps ignés formés lorsque le magma se refroidit et cristallise dans la croûte terrestre.

Types d'Intrusions

• Batholite : Ce sont les plus grands corps intrusifs existants, considérés comme compatibles avec des longueurs allongées de centaines à des milliers de kilomètres. Ce sont des roches acides et leur profondeur est inconnue.
• Laccolite : Formé par un magma dont la viscosité est considérable.
• Phacolite (ou Placolite) : Ce sont des feuilles minces et tabulaires de matériel magmatique qui ont pénétré le long des strates horizontales.
• Dique : Ce sont des intrusions tabulaires inclinées, formées par des couches plutoniques.
• Lopolite : Intrusions magmatiques volumineuses à base rocheuse et de forme lenticulaire.

Roches Intrusives et Extrusives

Roches Intrusives

Elles se forment lorsque la température descend dans le domaine de la croûte terrestre, là où le magma est originaire, ou lorsqu'il atteint des niveaux plus superficiels de la croûte terrestre. Exemples : Batholite, Laccolite, Lopolite.

Roches Extrusives (Volcaniques)

Ce sont les roches volcaniques elles-mêmes, formées par la solidification de la lave à la surface du volcan. Elles se forment lorsque le magma en fusion remonte des profondeurs, remplissant des fissures à côté de la surface, ce qui entraîne la formation de minéraux. Exemples : Basaltes, trachytes et phonolites.

Matière Éjectée lors d'une Éruption Volcanique

La matière éjectée comprend la lave en fusion, les gaz et un volume important de roches pyroclastiques.

Texture et Composition des Roches Ignées

Texture et Structure d'une Roche

La texture est principalement une conséquence de la vitesse de cristallisation, et la structure est celle de leurs grains.

Types de Texture

• Aphanitique : Les cristaux de ce type de roche sont trop petits pour que les minéraux individuels soient distinguables à l'œil nu.
• Vitreuse : Elle est formée lors d'éruptions volcaniques qui déversent la lave dans l'atmosphère où elle se refroidit rapidement, donnant une texture vitreuse.

Caractéristiques des Roches Acides

Les roches plutoniques acides, comme le granit et la granodiorite, forment la plupart des batholites et des noyaux trouvés dans les ceintures plissées.

Caractéristiques des Roches Basiques

Certaines d'entre elles sont d'importance économique comme pierres de construction et agrégats pour les routes. Elles ont une grande teneur en minéraux ferromagnésiens qui donnent à la roche sa couleur.

Roches Pyroclastiques

Elles sont de caractère fragmentaire, formées aux dépens de matériaux solides et de cendres jetées par le volcan.

Description du Tuf et de ses Types

Le tuf consiste en de petits fragments de cendres qui ont été cimentés après leur chute. Le tuf soudé se forme lorsque les particules de cendres restent suffisamment chaudes pour fondre et se souder.

Brèche Volcanique

Les roches pyroclastiques composées de particules plus grandes que les cendres sont appelées brèches volcaniques.

Météorisation et Formation des Sols

Météorisation Physique et Chimique

Météorisation Physique

Elle se produit lorsque des forces physiques cassent ou émiettent la roche en petits morceaux qui conservent la composition chimique du matériau d'origine.

Le Régolithe et le Sol

Le régolithe se compose de fragments de roche et de minéraux non consolidés. Il peut être composé de cendres volcaniques ou de sédiments déposés par le vent.

Facteurs Impliqués dans la Formation des Sols

• Le climat
• La matière organique originale
• Le relief et la pente
• Le temps

Les Roches Sédimentaires

Les roches sédimentaires sont les plus courantes à la surface, représentant environ 75 % des affleurements de sédiments sur les continents et couvrant la plupart des fonds marins.

Processus de Lithification

La lithification est le processus de compactage et de cimentation par lequel le sédiment se transforme en roche sédimentaire. Le carbonate de calcium et la silice sont les ciments chimiques les plus communs.

Sédiments et Cimentation

Les sédiments sont des particules solides issues de la météorisation mécanique et des minéraux extraits de la solution par des processus chimiques ou l'activité d'organismes. La dolomite et la calcite, dissoutes dans l'eau, forment une solution qui occupe les interstices du dépôt, assurant la cimentation.

Structures Sédimentaires

Les structures sédimentaires sont formées en raison des processus physiques et biologiques qui influencent l'environnement de dépôt.

Strates ou Couches

C'est la structure sédimentaire visuelle la plus connue. Les couches (strates) ont une épaisseur variant de moins d'un millimètre à plusieurs mètres.

Stratification Entrecroisée

Elle présente une diminution de l'épaisseur vers le haut dans un seul état, souvent causée par des courants de tempête.

Rides de Courant

Ce sont de petites crêtes en forme d'échelle sur les plans de stratification, causées par des courants se déplaçant dans une direction.

Fissures de Dessiccation

Elles se trouvent sur des sédiments riches en argile qui sont complètement secs.

Fossiles

Les fossiles sont les restes d'organismes anciens, tels que des coquilles, des os ou des dents.

Classification des Roches Sédimentaires

Roches Sédimentaires Détriques (Clastiques)

Elles sont constituées de détritus, des particules solides de roches préexistantes. Elles ont une texture clastique, ce qui signifie qu'elles sont composées de fragments ou de particules appelées clastes. Exemples : conglomérats, brèches, arkoses, siltstones.

Roches Sédimentaires Chimiques et Biochimiques

Elles proviennent des matériaux dissous pendant la météorisation chimique. Ces matériaux dissous sont transportés vers les lacs et les océans où ils se concentrent. Les roches formées par la lithification de ces minéraux ont une texture cristalline, composées d'une mosaïque de cristaux entrelacés, tandis que d'autres ont une texture clastique.

Exemples Spécifiques

• Conglomérat : Composé de fragments dont la taille peut varier de cailloux à des clastes plus petits, comme des pois.
• Grès : Roches où les clastes dominants sont de la taille du sable.
• Schiste : Roche sédimentaire composée de particules de la taille de l'argile et du limon.
• Marne : Dépôt de carbonate de calcium amorphe, d'argile et de sable dans des proportions différentes, caractérisé par l'ingrédient prédominant.
• Calcaire : Composé du minéral calcite, formé par des moyens inorganiques ou par des processus biochimiques.
• Gypse : Minéral commun composé de sulfate de calcium hydraté, largement répandu dans les roches sédimentaires.
• Charbon : Matière organique composée de carbone. C'est le produit final provenant de l'enfouissement de grandes quantités de matière végétale sur des millions d'années.
• Brèche : Grains anguleux formés à partir de fragments de plus de 2 mm incorporés dans un matériau plus fin.

Importance des Roches Sédimentaires

Elles sont importantes pour l'interprétation de l'histoire de la Terre, car elles permettent de comprendre les conditions dans lesquelles elles se sont formées.

Les Roches Métamorphiques

Définition et Agents du Métamorphisme

Une roche métamorphique est formée à partir d'une roche préexistante (qu'elle soit ignée, sédimentaire ou autre) qui a été altérée par les agents du métamorphisme, parmi lesquels figurent la chaleur, la pression et les fluides chimiquement actifs. Le métamorphisme signifie « changer de forme » dans un processus qui entraîne des changements dans la minéralogie, la texture et souvent la composition chimique des roches.

Classification par Texture

Texture Foliée

Les roches soumises à la chaleur et à la pression différentielle pendant le métamorphisme sont caractérisées par des minéraux disposés de manière parallèle, ce qui donne une texture foliée.

Texture Non-Foliée

Dans certaines roches métamorphiques, les grains minéraux ne montrent aucune orientation préférentielle. Elles consistent en une mosaïque de minéraux équidimensionnels et sont caractérisées par une texture non-foliée.

Types de Métamorphisme

1. Métamorphisme de contact (ou thermique)
2. Métamorphisme hydrothermique
3. Métamorphisme régional
4. Métamorphisme d'impact
5. Métamorphisme d'enfouissement
6. Métamorphisme dynamique