Roche (géologie)

Voir aussi : Formation des roches
Les roches affleurent le long d’un ruisseau de montagne près d’Orosí, au Costa Rica.

Les roches sont composées principalement de grains de minéraux, qui sont des solides cristallins formés à partir d’un composé chimique disposé de manière ordonnée. Les minéraux agrégés formant la roche sont maintenus ensemble par des liaisons chimiques. Certaines roches contiennent également des minéraloïdes, qui sont des substances rigides de type minéral, comme le verre volcanique55,79, dépourvues de structure cristalline. Les types et l’abondance des minéraux dans une roche sont déterminés par la manière dont elle a été formée.

La plupart des roches contiennent des minéraux silicatés, des composés qui comprennent des tétraèdres d’oxyde de silicium dans leur réseau cristallin, et représentent environ un tiers de toutes les espèces minérales connues et environ 95 % de la croûte terrestre. La proportion de silice dans les roches et les minéraux est un facteur majeur pour déterminer leurs noms et leurs propriétés.

Les roches sont classées selon des caractéristiques telles que la composition minérale et chimique, la perméabilité, la texture des particules constitutives et la taille des particules. Ces propriétés physiques sont le résultat des processus qui ont formé les roches. Au fil du temps, les roches peuvent se transformer d’un type à un autre, comme le décrit un modèle géologique appelé le cycle des roches. Cette transformation produit trois classes générales de roches : ignées, sédimentaires et métamorphiques.

Ces trois classes sont subdivisées en de nombreux groupes. Il n’existe cependant pas de frontières infranchissables entre des roches alliées. Par augmentation ou diminution des proportions de leurs minéraux, elles passent par des gradations de l’une à l’autre ; les structures distinctives d’un type de roche peuvent ainsi être tracées en se fondant progressivement dans celles d’un autre. De là, les définitions adoptées dans les noms de roches correspondent simplement à des points choisis dans une série continuellement graduée.

Roche ignée

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Échantillon de gabbro igné

La roche ignée (dérivée du mot latin igneus, signifiant de feu, de ignis signifiant feu) se forme par refroidissement et solidification d’un magma ou d’une lave. Ce magma peut provenir de la fusion partielle de roches préexistantes dans le manteau ou la croûte d’une planète. Généralement, la fusion des roches est causée par un ou plusieurs des trois processus suivants : une augmentation de la température, une diminution de la pression ou un changement de composition.

Les roches ignées se divisent en deux grandes catégories :

  • Les roches plutoniques ou intrusives résultent du refroidissement et de la cristallisation lente du magma au sein de la croûte terrestre. Un exemple courant de ce type est le granite.
  • Les roches volcaniques ou extrusives résultent du fait que le magma atteint la surface soit sous forme de lave, soit sous forme d’éjecta fragmentaire, formant des minéraux tels que la pierre ponce ou le basalte.

L’abondance chimique et la vitesse de refroidissement du magma forment généralement une séquence connue sous le nom de série réactionnelle de Bowen. La plupart des principales roches ignées se trouvent le long de cette échelle.

Environ 65% de la croûte terrestre en volume est constituée de roches ignées, ce qui en fait la catégorie la plus abondante. Parmi celles-ci, 66 % sont des basaltes et des gabbros, 16 % des granites et 17 % des granodiorites et des diorites. Seuls 0,6 % sont des syénites et 0,3 % des ultramafites. La croûte océanique est composée à 99 % de basalte, qui est une roche ignée de composition mafique. Le granite et les roches similaires, appelées granitoïdes, dominent la croûte continentale.

Roche sédimentaire

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Grès sédimentaire avec des bandes d’oxyde de fer

Les roches sédimentaires sont formées à la surface de la terre par l’accumulation et la cimentation de fragments de roches antérieures, minéraux et organismes ou sous forme de précipités chimiques et de croissances organiques dans l’eau (sédimentation). Ce processus entraîne la sédimentation et l’accumulation de sédiments clastiques (morceaux de roche) ou de particules organiques (détritus), ou la précipitation chimique (évaporation) de minéraux à partir d’une solution. La matière particulaire subit ensuite une compaction et une cimentation à des températures et des pressions modérées (diagenèse).

Avant d’être déposés, les sédiments sont formés par l’altération de roches antérieures par érosion dans une zone source, puis transportés vers le lieu de dépôt par l’eau, le vent, la glace, les mouvements de masse ou les glaciers (agents de dénudation). Environ 7,9 % du volume de la croûte est composé de roches sédimentaires, dont 82 % sont des schistes, le reste étant constitué de calcaire (6 %), de grès et d’arkoses (12 %). Les roches sédimentaires contiennent souvent des fossiles. Les roches sédimentaires se forment sous l’influence de la gravité et se déposent généralement en couches ou strates horizontales ou quasi horizontales, et peuvent être qualifiées de roches stratifiées.

Roche métamorphique

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Gneiss métamorphique rubané

Les roches métamorphiques sont formées en soumettant tout type de roche – roche sédimentaire, roche ignée ou une autre roche métamorphique plus ancienne-à des conditions de température et de pression différentes de celles dans lesquelles la roche d’origine s’est formée. Ce processus est appelé métamorphisme, ce qui signifie « changement de forme ». Il en résulte un changement profond des propriétés physiques et chimiques de la pierre. La roche d’origine, appelée protolithe, se transforme en d’autres types de minéraux ou en d’autres formes des mêmes minéraux, par recristallisation. Les températures et les pressions nécessaires à ce processus sont toujours supérieures à celles que l’on trouve à la surface de la Terre : des températures supérieures à 150 à 200 °C et des pressions de 1500 bars. Les roches métamorphiques composent 27,4 % de la croûte en volume.

Les trois grandes classes de roches métamorphiques sont basées sur le mécanisme de formation. Une intrusion de magma qui chauffe la roche environnante provoque un métamorphisme de contact – une transformation dominée par la température. Le métamorphisme de pression se produit lorsque les sédiments sont enfouis profondément dans le sol ; la pression est dominante et la température joue un rôle moindre. On parle alors de métamorphisme d’enfouissement, qui peut donner naissance à des roches telles que le jade. Lorsque la chaleur et la pression jouent toutes deux un rôle, le mécanisme est appelé métamorphisme régional. On le trouve généralement dans les régions de formation des montagnes.

Selon la structure, les roches métamorphiques sont divisées en deux catégories générales. Celles qui possèdent une texture sont dites foliacées ; les autres sont dites non foliacées. Le nom de la roche est alors déterminé en fonction des types de minéraux présents. Les schistes sont des roches foliées qui sont principalement composées de minéraux lamellaires tels que les micas. Un gneiss présente des bandes visibles de luminosité différente, un exemple courant étant le gneiss granitique. Les ardoises, les phyllites et les mylonites sont d’autres variétés de roches foliées. Les exemples familiers de roches métamorphiques non foliées sont le marbre, la stéatite et la serpentine. Cette branche contient le quartzite – une forme métamorphisée du grès – et la cornéenne.