Les principales familles et types de roches
Un paysage résulte de trois principaux facteurs : la nature des roches qui constituent les sous-sols, les phénomènes tectoniques qui les mettent en place et l’érosion qui les usent.
Lorsqu’on parle de « sol », on parle de ce qui se trouve entre la roche et le ciel. Un sol est composé de miettes de roches plus ou moins altérées, mélangées à de l’humus issu de la décomposition de la flore et de la faune, et d’une extraordinaire variété de micro-organismes. En plaine, ce sol peut être d’une épaisseur relativement importante, plus on monte en altitude, moins il est épais. En haute montagne, il disparait pour laisser place à la roche à nue.
On nomme « roche » tout matériau constitutif de l’écorce terrestre. Les matières qui composent les roches sont qualifiées de « minérales », à la différence des matières organiques qui supportent la vie. Le pétrole et le charbon sont des roches très particulières puisque d’origine organique! Aux températures habituelles qui règnent à la surface de la planète, entre -60° et +60°, les roches sont solides. Cependant, à des températures plus importantes, elles peuvent être liquides. L’eau appartient aussi à l’univers minéral et peut être considéré comme une roche. Les roches sont composées de constituant élémentaires : les minéraux. Chaque minéral correspond à une composition chimique précise. Par exemple, le minéral qui constitue les roches calcaires est la calcite, qui s’écrit CaCO3 ou carbonate de calcium.
Les familles de roches
Il existe 3 grandes familles de roches :
- Les roches magmatiques proviennent du refroidissement d’un magma. Elles sont qualifiées de « volcaniques » ou « éruptives » quand elles se forment lors des éruption à la surface de la Terre, ou de « plutoniques » quand elles refroidissent lentement et cristallisent en profondeur. Une roche qui refroidit lentement va cristalliser de façon importante, alors qu’un refroidissement rapide lors d’une éruption en surface ne provoque pas ou beaucoup moins de cristallisation. Exemples : granite (très cristallisée), basalte
- Les roches sédimentaires naissent à la surface, généralement par dépôt de matériaux au fond d’une mer, sur une côte, dans un delta, ou, plus rarement, à la surface d’un continent. Ces matériaux, les sédiments, proviennent de l’érosion des autre roches, de la décomposition de matière organique ou d’organismes vivants, de la précipitation d’éléments en solution. L’accumulation de ces sédiments forme des couches appelées strates.
– On distingue donc 4 types de roches sédimentaires en fonction de leur origine :
- Les roches sédimentaires d’origine détritiques sont des roches formées à partir de dépôts de débris de roches existantes en surface qui a été désagrégée, altérée par l’érosion. Exemples : grés, sable, limon, loess, argile.
- Les roches sédimentaires d’origine biologique (ou biogène) sont des roches issues de l’accumulation et transformation de matière organique. Ça peut être, par exemple, des végétaux en décomposition qui vont former des réserves d’hydrocarbures, comme cela s’est produit à la période du Carbonifère lorsqu’une grande partie de la surface terrestre était peuplée de fougères géantes dans un milieu très humide. Exemples : charbon, pétrole.
- Les roches sédimentaire d’origine biochimique sont des roches issues de l’accumulation de certains minéraux présents chez les êtres vivants (squelettes, coquilles, os, tests). Exemples : calcaire, craie.
- Les roches sédimentaires d’origine chimique sont des roches issues de la précipitation d’éléments en solution. Exemple : gypse
Tous ces sédiments sont d’abord transportés, puis viennent s’accumuler dans des bassins de sédimentation. Sous l’effet de la gravité et par assèchement, de roche meuble ils vont devenir une roche solide : c’est le phénomène de diagénèse.
Altération, désagrégation, érosion, transport, sédimentation et diagénèse donnent des roches sédimentaires
- Les roches métamorphiques correspondent à d’anciennes roches préexistantes, magmatiques, sédimentaires ou déjà métamorphisées qui ont été transformées, en profondeur, par augmentation de la pression et de la température, le plus généralement dans le contexte de la formation d’une chaine de montagnes. Exemples : gneiss, schiste, micaschiste, marbre, quartzite. Les roches métamorphiques ont la particularité de présenter une structure en feuillets, ou rubanée. Certaines de ces roches (schiste, ardoises) sont facilement débitables selon des plans de clivage, parallèles entre eux et correspondant à des plans de faiblesse naturelle de la roche.
Les roches sédimentaires affleurent sur 75% de la surface du globe terrestre, mais si l’on considère l’ensemble de la croute terrestre (depuis la surface jusqu’à 35km de profondeur au-dessous d’une surface plane) elles ne constituent que 5% de son volume total. 95% du volume total de l’écorce terrestre est composée de roches magmatiques et métamorphiques, pour 25% de présence en surface.
Les principales roches
Le granite : c’est une roche magmatique plutonique cristalline qui a subi un refroidissement lent en profondeur et est fortement cristallisée. Elle est composée de minéraux de feldspath, mica et quartz.
Le basalte : c’est une roche magmatique volcanique ou éruptive, qui a subi un refroidissement rapide en surface. Très peu cristallisée, invisible à l’oeil nu.
Le calcaire : c’est une roche sédimentaire d’origine biochimique, composée majoritairement de carbonate de calcium CaCO3 mais aussi de carbonate de magnésium MgCO3. Lorsque la roche comporte une proportion non négligeable d’argile, on parle plutôt de marne. Il se forme par accumulation, au fond des mers, à partir des coquillages et squelettes des micro-algues et animaux marins.
Le grés : c’est une roche sédimentaire d’origine détritique composée de grains de sable (souvent du quartz, mais il peut exister des sables calcaires..) cimentés entre eux par une matrice fine elle-même composée de particules de roches désagrégée (feldspath, mica, fragments de roches). Sa texture est grenue.
Les marnes : sont des roches sédimentaires, composées d’un mélange d’argile et de calcaire.
Le gypse : c’est une roche sédimentaire d’origine chimique obtenue par la précipitation de minéraux dans un milieu aqueux. C’est une roche « évaporite ».
Le calcaire, le grés, le gypse sont sensibles à la dissolution par l’eau.
Le schiste : c’est une roche métamorphique qui est le résultat de la transformation des argiles sous l’effet de l’augmentation de la pression et de la température dans le manteau terrestre.
Le gneiss : c’est une roche métamorphique qui peut être issue d’un granite ou d’argiles. Elle est fortement cristallisée.
Que donnent les roches existantes lorsqu’elles se métamorphisent?
Sources : « Roches et paysages, reflets de l’histoire de la Terre » de François Michel, ed. Belin. Cours sur les roches et minéraux suivis sur un MOOC de France Université Numérique