Géologie
Figure 1. Les différentes couleurs et textures observées dans cette roche sont dues à la présence de différents minéraux.
Introduction
Il existe trois types de roches : ignées, sédimentaires et métamorphiques. Chacun de ces types fait partie du cycle des roches. Grâce à des changements de conditions, un type de roche peut devenir un autre type de roche. Ou bien il peut devenir une autre roche du même type.
Qu’est-ce que les roches ?
Une roche est un matériau terrestre non vivant, formé naturellement. Les roches sont constituées de collections de grains minéraux qui sont maintenus ensemble dans une masse ferme et solide (figure 1).
En quoi une roche est-elle différente d’un minéral ? Les roches sont constituées de minéraux. Les grains minéraux d’une roche peuvent être si minuscules que vous ne pouvez les voir qu’au microscope, ou ils peuvent être aussi gros que votre ongle ou même votre doigt (figure 1).
Figure 2. Une pegmatite du Dakota du Sud avec des cristaux de lépidolite, de tourmaline et de quartz (échelle de 1 cm en haut à gauche).
Les roches sont identifiées principalement par les minéraux qu’elles contiennent et par leur texture. Chaque type de roche possède un ensemble distinctif de minéraux. Une roche peut être constituée de grains d’un seul type de minéraux, comme le quartzite. Beaucoup plus souvent, les roches sont constituées d’un mélange de différents minéraux. La texture est une description de la taille, de la forme et de la disposition des grains minéraux. Les deux échantillons de la figure 2 sont-ils du même type de roche ? Ont-ils les mêmes minéraux ? La même texture?
Figure 3. Échantillons de roches.
| Échantillon | Minéraux | Texture | Formation | Rock type |
|---|---|---|---|---|
| Sample 1 | plagioclase, quartz, hornblende, pyroxene | Crystals, visible to naked eye | Magma cooled slowly | Diorite |
| Sample 2 | plagioclase, hornblende, pyroxene | Crystals are tiny or microscopic | Magma erupted and cooled quickly | Andesite |
As seen in table 1, these two rocks have the same chemical composition and contain mostly the same minerals, but they do not have the same texture. Sample 1 has visible mineral grains, but Sample 2 has very tiny or invisible grains. The two different textures indicate different histories. Sample 1 is a diorite, a rock that cooled slowly from magma (molten rock) underground. L’échantillon 2 est une andésite, une roche qui s’est refroidie rapidement à partir d’un magma très similaire qui a fait éruption à la surface de la Terre.
Trois grandes catégories de roches
Les roches sont classées en trois grands groupes selon leur mode de formation. Les roches peuvent être étudiées dans des échantillons manuels qui peuvent être déplacés de leur emplacement d’origine. Les roches peuvent également être étudiées dans des affleurements, des formations rocheuses exposées qui sont attachées au sol, à l’endroit où elles se trouvent.
Roches ignées
Les roches ignées se forment à partir du refroidissement du magma. Le magma qui fait éruption à la surface de la Terre est de la lave, comme le montre la figure 4. La composition chimique du magma et la vitesse à laquelle il se refroidit déterminent la roche qui se forme lorsque les minéraux refroidissent et se cristallisent.
Figure 4. Cette lave qui s’écoule est une roche en fusion qui va durcir en une roche ignée.
Roches sédimentaires
Les roches sédimentaires se forment par la compaction et la cimentation de sédiments, des morceaux de roches brisées comme le gravier, le sable, le limon ou l’argile (figure 5). Ces sédiments peuvent être formés par l’altération et l’érosion de roches préexistantes. Les roches sédimentaires comprennent également des précipités chimiques, les matériaux solides laissés derrière après l’évaporation d’un liquide.
Figure 5. Cette roche sédimentaire est constituée de sable qui est cimenté pour former un grès.
Roches métamorphiques
Les roches métamorphiques se forment lorsque les minéraux d’une roche existante sont modifiés par la chaleur ou la pression au sein de la Terre. Voir la figure 6 pour un exemple de roche métamorphique.
Figure 6. Le quartzite est une roche métamorphique formée lorsque le grès quartzeux est exposé à la chaleur et à la pression au sein de la Terre.
Une explication simple des trois types de roches et de la façon de les identifier peut être vue dans cette vidéo :
Cette vidéo aborde la façon d’identifier les roches ignées :
Cette vidéo aborde la façon d’identifier une roche métamorphique :
Cette vidéo Science Made Fun aborde les conditions dans lesquelles se forment les trois principaux types de roches :
Le cycle des roches
Figure 7. James Hutton est considéré comme le père de la géologie.
Les roches changent sous l’effet de processus naturels qui se déroulent en permanence. La plupart des changements se produisent très lentement ; beaucoup ont lieu sous la surface de la Terre, de sorte que nous pouvons même ne pas remarquer les changements. Bien que nous ne puissions pas voir les changements, les propriétés physiques et chimiques des roches changent constamment dans un cycle naturel et sans fin appelé le cycle des roches.
Le concept du cycle des roches a été développé pour la première fois par James Hutton, un scientifique du XVIIIe siècle souvent appelé le » père de la géologie » (illustré à la figure 7). Hutton a reconnu que les processus géologiques n’ont « aucun commencement et aucune perspective de fin ». Les processus impliqués dans le cycle des roches se déroulent souvent sur des millions d’années. Ainsi, à l’échelle d’une vie humaine, les roches semblent être « solides comme le roc » et immuables, mais à plus long terme, des changements ont toujours lieu.
Dans le cycle des roches, illustré dans la figure 8, les trois principaux types de roches – ignées, sédimentaires et métamorphiques – sont représentés. Les flèches reliant les trois types de roches montrent les processus qui transforment un type de roche en un autre. Le cycle n’a ni début ni fin. Les roches des profondeurs de la Terre sont en train de devenir d’autres types de roches. Les roches à la surface restent en place avant d’être exposées à un processus qui les transformera.
Figure 8. Le cycle de la roche.
Processus du cycle de la roche
Plusieurs processus peuvent transformer un type de roche en un autre type de roche. Les processus clés du cycle des roches sont la cristallisation, l’érosion et la sédimentation, et le métamorphisme.
Cristallisation
Le magma se refroidit sous terre ou en surface et durcit en une roche ignée. Au fur et à mesure que le magma se refroidit, différents cristaux se forment à différentes températures, subissant une cristallisation. Par exemple, le minéral olivine cristallise à partir du magma à des températures beaucoup plus élevées que le quartz. La vitesse de refroidissement détermine le temps dont disposeront les cristaux pour se former. Un refroidissement lent produit des cristaux plus gros.
Érosion et sédimentation
Les intempéries usent les roches à la surface de la Terre en les réduisant en petits morceaux. Ces petits fragments sont appelés sédiments. L’eau courante, la glace et la gravité transportent tous ces sédiments d’un endroit à l’autre par érosion. Pendant la sédimentation, les sédiments sont déposés. Pour former une roche sédimentaire, les sédiments accumulés doivent être compactés et cimentés ensemble.
Métamorphisme
Lorsqu’une roche est exposée à une chaleur et à une pression extrêmes au sein de la Terre mais ne fond pas, la roche se métamorphose. Le métamorphisme peut modifier la composition minérale et la texture de la roche. C’est pourquoi une roche métamorphique peut avoir une nouvelle composition minérale et/ou une nouvelle texture.
Résumé de la leçon
- Les roches sont des collections de minéraux de tailles et de types différents.
- Les trois principaux types de roches sont les roches ignées, sédimentaires et métamorphiques.
- La cristallisation, l’érosion et la sédimentation, et le métamorphisme transforment un type de roche en un autre ou changent les sédiments en roche.
- The rock cycle describes the transformations of one type of rock to another.
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