Les différentes roches de la Terre

Une roche est un matériau constitutif des parties solides de la Terre et des corps célestes. Les roches sont composées d’assemblages d’un ou plusieurs mineraux, cristallins ou vitreux. Elles sont souvent plus ou moins dures et cohérentes (pierres, cailloux), parfois plastiques (argiles) ou meubles (sables).

Les géologues ont coutume de classer les roches constituant le sous-sol en trois grandes catégories :

  • les roches sédimentaires, qui sont l’aboutissement de phénomènes physiques (transport et accumulation), chimiques (concentration) ou biologiques (construction)
  • les roches éruptives et plutoniques, qui se mettent en place en surface ou en profondeur, sous forme fondue (magma), et cristallisent postérieurement plus ou moins rapidement
  • les roches métamorphiques, qui proviennent de l’une ou l’autre des familles précédentes, après leur transformation sous l’action d’une augmentation plus ou moins considérable des pressions et des températures auxquelles elles ont été soumises

Les roches se forment et sont détruites au cours des temps géologiques en un cycle que l’on appelle le cycle des roches.

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Le cycle des roches

Les roches sédimentaires

Les roches sédimentaires se forment à la surface de la Terre (roches exogènes) et sont très variées car leur génèse dépend de nombreux facteurs (nature initiale des matériaux désagrégés et altérés, type d’altération, mode de transport, zone de dépôt, modalité de la diagénèse  ). Elles constituent le plus souvent des dépôts stratifiés en lits superposés, appelés strates.

La diagenèse est l’ensemble des processus qui interviennent dans la transformation des sédiments en roches sédimentaires. Les sédiments sont par la suite compactés, cimentés et ils vont recristalliser pour donner la roche sédimentaire.

Les roches sédimentaires ont différentes origines :

  • Les roches sédimentaires détritiques, les plus abondantes, sont siliceuses et résultent de l’accumulation de particules issues de l’érosion continentale (la surface de la Terre est en permanence soumise aux contraintes atmosphériques (pluies, gel, vent…) qui provoquent l’érosion des roches). Elles correspondent à des assemblages de débris variés issus de roches préexistantes, en général unis entre eux par un ciment d’origine chimique ou biochimique (exemple : les grès  , les sables, les argiles). _ Exemple : Les argiles sont des roches sédimentaires qui proviennent de l’érosion de roche silicatées (granite  , gneiss, schistes).
Fente de dessication (Vue rapprochée de fentes de dessiccation à Villeveyrac Hérault, France, 1997) © BRGM - François Michel"
Fente de dessication (Vue rapprochée de fentes de dessiccation à Villeveyrac Hérault, France, 1997) © BRGM - François Michel
  • Les roches sédimentaires biochimiques : elles sont siliceuses ou carbonatées et résultent de l’accumulation de fossiles (coquilles, tests, os) (exemple : calcaires, craie  , marnes). Dans les océans, lorsque la matière morte se dépose sur les fonds marins, il y a accumulation progressive de squelettes d’animaux, de coquillages ou de coraux.
    Exemple : L’accumulation de matière morte va former des roches sédimentaires calcaires.
Affleurement de calcaire coquillier (Affleurement de calcaire coquiller du Maastrichtien (Crétacé sup.) riche en fossiles qui sont caractéristiques d'une mer chaude épicontinentale Meschers, Gironde, 2007). © BRGM - François Michel"
Affleurement de calcaire coquillier (Affleurement de calcaire coquiller du Maastrichtien (Crétacé sup.) riche en fossiles qui sont caractéristiques d’une mer chaude épicontinentale Meschers, Gironde, 2007). © BRGM - François Michel
  • Les roches authigènes : elles résultent exclusivement de processus chimiques comme l’évaporation (exemple : le gypse, la potasse). Les matériaux sont transportés vers les lacs ou les océans sous forme de sels dissous où ils précipitent.
    Exemple : Les évaporites ou gypse sont des roches sédimentaires provenant de la précipitation de sel lors de l’évaporation de l’eau en climat aride.
Carrière de gypse à Cormeilles en Parisis © BRGM - François Michel"
Carrière de gypse à Cormeilles en Parisis © BRGM - François Michel
  • Les roches d’origine biologique : elles sont carbonatées et résultent de l’accumulation et de la transformation de la matière organique végétale (exemple : le charbon, le pétrole).

Les roches sédimentaires physico-chimiques ou biogènes (siliceuses, calcareuses…) témoignent d’équilibres chimiques réalisés dans les conditions de température et pressions externes (de la surface des continents au fond des océans).

Quelques critères de détermination pour les roches sédimentaires :

  • roches meubles et perméables : les sables
  • roches friables : les marnes
  • roches solubles : les gypses
  • roches réagissant à l’acide à froid : les roches carbonatées
  • roches combustibles : les hydrocarbures

Les roches magmatiques

Elles proviennent de la cristallisation d’un magma, qui est un liquide provenant de la fusion partielle en profondeur de roches préexistantes. Formant l’essentiel des croûtes continentales et océaniques, les roches magmatiques sont endogènes et sont représentées fondamentalement par :

  • Les granites et les rhyolites
  • Les basaltes et les gabbros
  • Les andésites

Leur mode de mise en place conditionne en grande partie leur texture. Si le refroidissement est rapide, les cristaux n’ont pas le temps de se former et la roche est surtout vitreuse ; au contraire, si le refroidissement est suffisamment lent, la roche sera formée en totalité de cristaux. On distingue ainsi :

  • Les roches volcaniques (ou roches extrusives ou effusives) sont mises en place à l’état liquide ou pateux (laves) en surface. Elles refroidissent à l’air libre ou sous l’eau rapidement.
    Exemple : Le basalte qui constitue la croûte océanique.
Coulée basaltique (Coulée basaltique montrant un débit en orgue Allègre, Haute-Loire, 2007). © BRGM - François Michel"
Coulée basaltique (Coulée basaltique montrant un débit en orgue Allègre, Haute-Loire, 2007). © BRGM - François Michel
  • Les roches plutoniques (ou roches intrusives) refroidissent en profondeur par la remontée très lente du magma.
    Exemple : Le granite   qui constitue la croûte continentale.
Détails du granite de la Margeride (Détails du granite de la Margeride, avec les phénocristaux de feldspath Prades, Haute-Loire, 2007). © BRGM - François Michel"
Détails du granite de la Margeride (Détails du granite de la Margeride, avec les phénocristaux de feldspath Prades, Haute-Loire, 2007). © BRGM - François Michel

Les roches métamorphiques

Les roches métamorphiques proviennent de la transformation structurale et/ou minérale, à l’état solide, de roches préexistantes soumises à de nouvelles conditions de pression et température, un processus appelé le métamorphisme.

Le métamorphisme peut être dû à l’enfouissement d’une roche ou aux forces tectoniques de compressions (métamorphisme régional ou général), mais aussi au contact avec un magma ou un fluide chaud (métamorphisme thermique ou de contact).

  • Le métamorphisme général ou régional : il il affecte l’ensemble des roches sur des épaisseurs et des surfaces importantes. Dans les domaines non plissés, la base des séries sédimentaires épaisses de plusieurs kilomètres subit un métamorphisme statique ou d’enfouissement, peu marqué et sans déformations, créé par l’élévation de la température et de la pression. Dans les grandes chaines plissées, le métamorphisme général est responsable de la formation des ensembles de roches métamorphiques cristallophylliennes (schistes, gneiss…).
    Exemple : le gneiss
Figures de rubannement dans les gneiss du Caroux (Mons – le Caroux, Hérault, 2006). © BRGM - François Michel"
Figures de rubannement dans les gneiss du Caroux (Mons – le Caroux, Hérault, 2006). © BRGM - François Michel
  • Le métamorphisme de contact : il est localisé au contact des roches magmatiques et il affecte leur enclave et les terrains qu’elles traversent. Lorsque le magma encore très chaud est introduit dans une roches froides, il y a transfert de chaleur et cuisson de la roche encaissante aux bordures. Surtout lié à l’augmentation de la température à pression constante, et à la durée de cette augmentation, il est souvent nommé métamorphisme thermique.
    Exemple : Les roches cornéennes qui se forme par contraste thermique entre des intrusions magmatiques et leurs encaissants.
Cornéenne (en foncée) (Contact entre le granite de Flamanville et sa cornéenne Flamanville, Manche, France, 2007). © BRGM - François Michel"
Cornéenne (en foncée) (Contact entre le granite de Flamanville et sa cornéenne Flamanville, Manche, France, 2007). © BRGM - François Michel

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