Géologie 12

 

6. LES ROCHES : SYNTHESE 

 

6.I. LES ROCHES MAGMATIQUES

 

Ces roches proviennent du refroidissement d’un magma*. Si ce refroidissement a eu lieu :

- en profondeur : roche acide (granite)

- en surface : roche basique (basalte)

 

On utilise plusieurs critères de classification.

 

1. Critère du grain (texture de la roche)

 

- roche grenue donc holocristalline (on voit le grain : phanéritique*), elle est aplitique, pegmatitique ± porphyroïde*.

- roche microlithique* donc hypocristalline (on ne voit pas le grain : aphanitique*) ± porphyrique*.

- roche vitreuse (idem que microlithique).

 

2. Critère d’acidité (nature des minéraux)

 

On a les minéraux cardinaux (quartz, feldspaths et feldspathoïdes) et les ferromagnésiens (olivine, pyroxène, amphibole et mica).

Lorsque une roche est acide, elle est la plupart du temps claire ; si elle est basique, ce sera sombre.

Ces deux critères donnent lieu à une classification qualitative (voir page suivante).

Puis à une classification quantitative faite par Strecteisen en 1966. Celle-ci est beaucoup plus sérieuse et complète mais aussi plus complexe. Elle se base sur la présence de 3 minéraux principaux : quartz, feldspaths alcalins et plagioclases, feldspathoïdes.

 

 

 

 

 

Mais cette classification ne tient pas compte de la texture, donc elle fonctionne pour des couples de roches car pour une composition sensiblement identique, on peut avoir 2 textures différentes.

 

 

 

Feldspathoïdes

Nous avons, enfin, une classification chimique qui se fait surtout pour les roches vitreuses car elles sont dépourvues de minéraux : obsidienne, pierre ponce…

 

6.2 . LES ROCHES SEDIMENTAIRES

 

Il existe donc 3 grands types de minéraux :

 

- les détritiques : quartz

- les contemporains : minéral calcite (roches carbonatées de néoformation)

- les néoformés

 

Les roches sédimentaires composent 5% des roches lithosphériques donc très peu mais occupent 75% des roches à l’affleurement sur les continents. Ce sont les roches les plus importantes économiquement.

1. Classification des roches sédimentaires

a. Classification selon l’origine

 

 

Toutes ces roches seront remaniées et aboutiront à des roches détritiques.

 

b. Classification selon la composition

 

 

 

Il faut ajouter à ceci 1% de roches sédimentaires (roches résiduelles : charbon, pétrole, minerais…)

 

Voyons de plus près la partie du haut :

 

 

2. Les roches détritiques

 

Il existe une classification granulométrique (sur la taille des débris) des grains. On utilise donc 4 critères :

- la taille

- la compacité

- la forme

- la composition (nature des éléments)

 

 

 

a. Les sables

 

Les sables sont faits de quartz avec 3 formes possibles :

 

- NU : non usés (petits grains de quartz anguleux)

- EL : émoussés luisants

- RM : ronds mats (surface piquetée par les chocs répétés)

 

On peut donc déterminer l’origine des sables, ainsi, s’il est essentiellement composé de :

 

RM : l’origine est éolienne

 

 

 

Ce sera un sable bien classé, bien trié car le vent ne peut emporter de grains trop lourds.

EL et qu’il est bien classé : l’origine est marine.

NU et qu’il est mal classé : l’origine est fluviatile.

 

b. Les grès

 

Ils sont essentiellement constitués de grains de quartz, la différenciation se fera donc par la nature du ciment qui réunit les grains et par la nature de ceux-ci lorsqu’ils sont différents des grains de quartz.

* Grès à ciment siliceux

La silice peut être amorphe* ou cristallisée.

→ ciment à silice amorphe (grès à ciment d’opale)

ex : le tuffeau : grès poreux, friable et gloconieux (petits grains sombres de glauconie).

Il apparaît donc piqueté. De plus, il est difficile à reconnaître car un de ses critères qui est de rayer le verre n’est pas vérifiable.

→ ciment à silice cristallisée (grès à grains de quartz réunis par du quartz)

Il en existe 3 types qui rayent tous le verre.

Grès quartzeux : grains de quartz réunis par un ciment composé de tous petits grains de quartz. S’il y a des contraintes, la cassure sera donc irrégulière.

 Grès quartzique : c’est un grès quartzeux évolué qui a subi un phénomène de diagenèse*. Donc, par des phénomènes de pression, de température, les petits grains du ciment vont fondre et recristalliser : c’est le nourrissage des grains. La cassure sera plus régulière.

la cassure sera plus régulière

 

Avec une diagenèse plus poussée et du métamorphisme :

la cassure sera lisse car on a de la silice pure

 

 

Grès quartzite : il est rugueux, on peut deviner les anciens grains de quartz.

Mais ces grès, qu’ils soient quartzeux, quartziques ou quartzites, peuvent avoir d’autres types de grains :

 

Ex : le grès quartzo-feldspathique (aspect sub-rectangulaire) comme l’arkose qui contient 25% de grains de feldspaths.

 

Ex : le grès micacé (paillettes de mica blanc). C’est un grès brillant, comme le grès psammitique (la psammite) avec plus ou moins de feldspath.

La diagenèse a compressé le grès qui, sous la pression, a subi une orientation de ses grains et paillettes + un nourrissage.

 

* Grès à ciment « calcaire »

Le ciment est calcique (effervescent à l’acide), le grès raye le verre :

 

petits cristaux de calcite. Au microscope Cristaux colorés

polarisant masse brunâtre. irisation.

 

Il y a l’exemple de la molasse (ou grès calcareux), c’est un grès quartzo-feldspathique à ciment

argilo-calcaire, on l’appelle « poubelle détritique ».

 

 

* Grès à ciment argileux (pélitique)

 

C’est la majorité des grès, ce sont les plus abondants.

 

→ grès continentaux : on les trouve dans les déserts où il pleut, il y a apport de fer. Ils sont caractérisés par des fossiles végétaux, ils se trouvent sous un climat sub-tropical (Ex : grès rouge des Vosges).

 

→ grès marins : le flysch est un grès à ciment pélitique mis en place en domaine marin profond. Il est souvent granoclassé.

 

 

* Grès à ciments divers

 

Grès à ciment ferrugineux

Grès à minerai Grès à ciment phosphaté

Grès à ciment titanifère

Grès à ciment dolomitique

Grès à ciment volcanique

 

c. Les pélites

 

On utilise plusieurs critères.

 

* Compaction des pélites

 

shale : compacte

schiste : feuilletée

 

 

* Taille des grains (< 64μm)

 

les siltites : > 4μm

les argilites : > 2μm

 

* Critère minéralogique

 

→ pélite gréseuse (micro quartzite) : ce sont de petits grains de silice, roche très dure mais dont on ne voit pas les grains.

 

→ pélite argileuse (roche dominante)

 

→ pélite calcaire : composée de petits grains, on la trouve dans les grands gisements fossilifères de par la finesse de sa texture qui est favorable à la conservation des fossiles. Elle est effervescente à l’acide.

 

→ grauwacke de décalcification : elle ne contient plus de calcite maintenant mais en contenait originellement (pélite calcaire décalcifiée). Il n’y a donc plus que de l’argile dans cette roche d’où sa teinte brune. Elle est compacte et caverneuse (ces trous étaient à l’origine remplis de calcite).

On ne peut donc pas trouver de fossiles dans cette roche puisqu’ils sont calcitiques : on trouve leurs empreintes.

 

 3. LES ROCHES SEDIMENTAIRES CARBONATEES

 

Ce sont des roches qui contiennent de la calcite et/ou de la dolomite CaMg(CO3)2.

Elles sont effervescentes à l’acide, elles peuvent précipiter ou se dissoudre dans l’eau.

 

 

a. Solubilité / précipitation de la calcite

 

L’eau de mer est sursaturée en CaCO3 et l’eau douce en silice. Pourtant la calcite n’y précipite pas systématiquement, il faut un certain nombre de facteurs.

 

( = précipitation)

 

- la température :  température CaCO3

Les eaux froides sont donc sursaturées en calcite soluble. Les eaux froides sont de haute altitude ou de grande profondeur.

 

- la salinité :  salinité CaCO3

 

- le pH :  pH CaCO3

 

- la pression partielle en CO2 (quantité de CO2 dissout) :  pCO2 CaCO3

 

Ainsi, beaucoup de CaCO3 se forme à l’émergence des sources souterraines car il y a oxygénation brutale donc baisse de la pCO2 (pression partielle en CO2).

 

- l’agitation de l’eau :  agitation CaCO3

 

 

b. Classification des roches sédimentaires carbonatées

 

Il existe tout d’abord une classification sur les caractères les plus marquants de la roche, puis sur la structure.

 

 

► Selon les caractères les plus marquants

 

Il en existe 3 types :

 ● Les calcaires (50% de calcite)

 

* à caractère organique

 

Les calcaires bioclastiques d’accumulation :

 

- la craie : elle est formée de coccolithes qui sont des foraminifères à spicules. Elle se dépose en milieu peu profond, en zone calme et chaude.

 

- les calcaires coquillés : il en existe une grande diversité comme, par exemple, les gognatites. Il y en a de 2 types :

 

Lumachelle : calcaire construit de coquilles quasiment identiques. Il y a donc plusieurs types de lumachelles à coquilles entières. Elle peut être composée de différents types d’organismes comme les lamellibranches : la lumachelle à Nanogyra Striata.

 

Falun : il est fait de coquilles brisées et plus ou moins réunies par un ciment sableux : le falun du Bassin Parisien.

 

- les calcaires à nummulites, à cérithes, à entroques…

 

 

Les calcaires construits :

 

- les calcaires récifaux : les rugueux tétracoralliaires (solitaires ou coloniaux), les tabulés (coloniaux), les hexacoralliaires (coloniaux).

 

- les calcaires à stromatolithes (algues), à bryozoaires, à rudistes (gros lamellibranches coniques), à stromatopores (éponges).

 

 

Les calcaires à matière organique :

 bitumineux (origine animale)

 ampéliteux

 

- les calcaires sapropréliens :matière organique d’origine animale ou végétale

 

 * à caractère chimique

 

Calcaires oolithiques : les oolithes sont de petites billes calcitiques composées de dépôts successifs autour du noyau. Elles se forment en milieu marin, peu profond, chaud et agité.

 

Tufs et travertins : ils se forment à l’émergence des sources souterraines par chute brutale de la pression partielle en CO2 (pCO2). Ce sont des roches trouées, de teinte jaunâtre. On trouve plus particulièrement dans les travertins des fossiles de feuilles.

 

Stalactites et stalagmites : il y a précipitation chimique. Elles présentes un canal central.

 

 

* à caractère détritique

 

Les calcirudites : les calcaires bréchiques

: les calcaires noduleux

 

Les calcarénites : les calcaires graveleux

: les calcaires pseudo-oolithiques

pisolithiques (quand les grains sont plus gros)

 

Les calcilutites : les calcaires lithographiques (grains très fin), on y trouve les plus beaux fossiles.

 

 ● Les dolomies

 

Ce sont des roches qui contiennent au moins 50% du minéral dolomite CaMg(CO3)2. Il peut exister une gradation entre les calcaires et les dolomies.

 

Calcaires magnésiens

Calcaires dolomitiques

Pourcentage

de dolomite Dolomies calcaires (45% de dolomite)

 

Dolomies

 Ce sont des roches plus dures que les calcaires. Elles ont un retard à l’effervescence. Ce sont souvent des roches mal cimentées, caverneuses.

Les dolomies sont souvent jaunâtres et pulvérulentes (elles fument au choc nuage de H2S).

Elles sont beaucoup plus fréquentes dans les terrains anciens que dans les terrains actuels ou sub-actuels. Beaucoup de dolomies sont issues de la métasomatose* du calcaire : la dolomitisation.

 

 * les dolomies primaires : elles se forment au départ en tant que dolomie dans le bassin de sédimentation.

 

Elles sont soit :

 

- de précipitation chimique directe : associées aux évaporites.

 

- détritiques : on peut observer des figures sédimentaires (granoclassement) ainsi que des fossiles.

 

 * les dolomies secondaires : ce sont d’anciens calcaires ; cette dolomitisation s’est faite car des solutions magnésiennes sont venues remplacer le calcium des calcaires : calcite dolomite.

 

Les dolomies pénécontemporaines, c’est à dire qu’elles sont presque contemporaines de la formation du calcaire, celui-ci est presque tout de suite transformé. Il y a limitation dans l’espace. On les trouve près des barrières récifales. La dolomitisation s’y fait de haut en bas.

 

Les dolomies tardives avec métasomatose beaucoup plus tard. Le calcaire sera dolomitisé à la faveur de fractures des millions d’années plus tard et les solutions magnésiennes remonteront pour une dolomitisation de bas vers le haut.

 

Les dolomies secondaires contiennent quasi-toujours des fossiles sous forme d’empreintes ou en entier mais mal conservés.

 

 * Les cargneules : ce sont des roches transformées. La roche originelle est une brèche à éléments calcaires. Ex : calcirudite + ciment dolomitique.

L’érosion différentielle va transformer cette roche en dissolvant la calcaire. Ce qui donne des roches à ciment dolomitique avec des trous (roche vacuolaire / caverneuse). Ex : meules à aiguiser.

 

● Les roches mixtes

 

CaCO3 + :

- Argile = les marnes (50 /50), roches tendres et imperméables.

- SiO2 = grès calcaires (SiO2 en majorité)

= calcaire gréseux (CaCO3 en majorité) comme l’exemple des gaizes qui contiennent des spicules d’éponge.

 

► Selon la structure

 

il existe 2 classifications selon la structure qui se basent toutes deux sur la reconnaissance des éléments figurés et de la phase de liaison :

 

● Classification de Folk (1959)

 

C’est la classification la plus complète mais aussi la plus complexe.

Il appelle les éléments figurés : allochèmes.

la phase de liaison : orthochème.

 

* Allochèmes les intraclastes : fragments détritiques carbonatés remaniés

les oolithes : consonance chimique

les bioclastes : fossiles donc consonance biologique

les pellets : petits agrégats de matière organique donc consonance biologique organique

 

* Orthochèmes phase de liaison d’origine chimique : sparite / ciment (gros cristaux de 10μm)

phase de liaison d’origine détritique : micrite / matrice (particules détritiques calcitiques inférieure à 4μm)

 

 

 

 

● Classification de Dunham (1962)

 

C’est une classification plus simple.

Il ne reconnaît qu’un élément figuré : le grain

qu’une phase de liaison : le stone

 

 

Pour les roches sédimentaires carbonatées, il est possible d’établir une correspondance entre la classification selon les éléments les plus marquants et la classification selon la structure :

 


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