Roches: Signification et classification des roches
Les roches sont le constituant principal de la croûte terrestre. Une roche peut être définie comme toute masse de dépôt naturel présente dans le massif de la croûte terrestre.
La plupart des roches sont composées d'agrégats de minéraux. Ces minéraux sont spécifiquement appelés minéraux de formation de roche. Un minéral est une substance minérale naturelle (c'est-à-dire à base non vivante) possédant certaines propriétés physiques, une composition chimique définie et une structure atomique définie.
De nombreux minéraux ont tendance à former des cristaux qui sont limités par des surfaces planes disposées de manière régulière et symétrique. Certaines propriétés physiques telles que le clivage, la dureté, la densité et la couleur sont utiles pour l'identification des minéraux. Généralement, les minéraux sont composés de deux ou plus de deux éléments, mais certains minéraux ne comportent qu'un seul élément. Par exemple, le soufre, le graphite, l'or, etc. sont appelés minéraux à un élément.
La plupart des minéraux sont des oxydes, des silicates et des carbonates. Le pourcentage d'éléments divers présents dans la croûte terrestre est illustré à la Fig. 1.39.
Sur la base de leur origine, les roches peuvent être classées en roches ignées, sédimentaires et métamorphiques.
Quelques minéraux formant des roches:
1. Feldspath:
La moitié de la croûte est composée de feldspath. Il a une couleur claire et ses principaux constituants sont le silicium, l'oxygène, le sodium, le potassium, le calcium et l'aluminium. Il en existe trois types: orthoclase, plagioclase et microline.
2. Quartz:
Il a deux éléments, le silicium et l'oxygène. Il a une structure cristalline hexagonale. Il est non séparé, blanc ou incolore. Il craque comme le verre et est présent dans le sable et le granit. Il est utilisé dans la fabrication de radios et de radars,
3. Pyroxene:
C'est un minéral au lustre vert ou noir mat. Le calcium, l’aluminium, le magnésium, le fer, la silice en sont les principaux constituants.
4. Amphibole:
Minéral fibreux à structure hexagonale d'aspect scintillant vert ou noir. Ses principaux constituants sont le calcium, le magnésium, le fer, l'aluminium, le magnésium, le fer, la silice.
6. Olivine:
Ses composants sont le magnésium, le fer, la silice, etc. Il s’agit d’un minéral vitreux, vert ou jaune à structure cristalline.
7. Apatite:
Un composé complexe contenant du phosphate de calcium. Il est de couleur rouge, brune, jaune ou verte. Le phosphore et le fluor en sont dérivés.
8. Barytine:
C'est du sulfate de baryum et a une couleur blanche ou brune. Il a une structure cristalline.
9. Bauxite:
Un oxyde hydraté d'aluminium, c'est le minerai d'aluminium. Il est non cristallin et se présente sous forme de petites pastilles.
10. Calcite:
Un ingrédient important du calcaire, de la craie et du marbre, c'est le carbonate de calcium. C'est blanc ou incolore.
11. chlorite:
Il s'agit de magnésium hydraté, de fer, de silicate d'aluminium. Il a une structure clivée.
12. Cinabre:
C'est du sulfure de mercure et le mercure en est dérivé. Il a une couleur brunâtre.
13. corindon:
C'est de l'oxyde d'aluminium et se présente sous forme de rubis et de saphir. Il a une structure hexagonale.
14. Dolomite:
Double carbonate de calcium et de magnésium, il est utilisé dans les industries du ciment et du fer et de l’acier. C'est de couleur blanche.
15. Galena:
C'est du sulfate de plomb et le plomb en est dérivé.
16. Gypse:
C'est du sulfate de calcium hydraté et est utilisé dans les industries du ciment, des engrais et des produits chimiques.
17. hématite:
C'est un minerai de fer rouge.
18. Kaolinite:
L'argile de Chine, c'est essentiellement du silicate d'aluminium.
19. magnésite:
Il s'agit de carbonate de magesium et de structure non cristalline.
20. Magnétite:
C'est le minerai noir (ou oxyde de fer) de fer.
21. Pyrite:
C'est du sulfure de fer. Le fer et l'acide sulfurique en sont obtenus.
Roches ignées:
Les roches ignées (ignis en latin signifie feu) sont les roches formées par la solidification d'un matériau en fusion (magma) provenant de la croûte terrestre. Cela se produit lorsque la matière en fusion refroidit lorsqu'elle atteint la surface de la Terre ou dans les fissures et les cavités de la Terre. Différentes classifications de roches ignées sont possibles en appliquant différents critères.
A. Sur la base du lieu et du temps de refroidissement de la matière en fusion, les roches ignées peuvent être divisées en trois types:
1. Les roches plutoniques:
(Après Pluton, le dieu romain des enfers). Parfois, la matière en fusion ne parvient pas à atteindre la surface et se refroidit très lentement à de grandes profondeurs. Un refroidissement lent permet la formation de cristaux de grande taille. Le granit est un exemple typique. Ces roches n'apparaissent à la surface qu'après avoir été soulevées et dénudées.
2. La lave ou les roches volcaniques:
(Après Vulcain, le dieu romain du feu). Celles-ci sont formées par le refroidissement rapide de la lave rejetée lors d'éruptions volcaniques. Le refroidissement rapide empêche la cristallisation, de sorte que ces roches sont à grain fin. Le basalte est un exemple typique. Les pièges Deccan dans la région péninsulaire sont d’origine basaltique. (Fig. 1.40)
3. Rochers hypabyssaux ou digues:
Ces roches occupent une position intermédiaire entre les corps plutoniques profondément enracinés et les coulées de lave superficielles. Les roches de digues sont de structure semi-cristalline. (Fig. 1.41)
B. Selon leur composition chimique, les roches ignées peuvent être de quatre types:
1. Basalte, diorite et tachylite:
Ces formes cristallines, semi-cristallines et vitreuses de roches ignées sont constituées de chaux, de silicates de ferromagnésium et d'une proportion réduite d'oxydes de fer.
2. roches de silicium:
Ceux-ci contiennent plus de silice mais moins de fer, de chaux et de magnésium. La tonalite, le quartz et la dacite sont les variantes cristallines, semi-cristallines et vitreuses de ce type.
3. roches alcalines:
Les alcalis prédominent dans ces roches et apparaissent sous différentes formes: diorite, porphyrite et andésite.
4. Péridotite:
Il s'agit d'une roche cristalline composée de ferro-magnésium, de silicates et d'oxydes.
C. Les roches ignées peuvent être de deux types si l’on prend comme base la présence d’un radical formant acide, le silicium:
1. Acid Rocks:
Celles-ci se caractérisent par une teneur élevée en silice - jusqu'à 80%, le reste étant réparti entre l'aluminium, les alcalins, le magnésium, le sodium, le potassium, l'oxyde de fer et la chaux. Ces roches constituent la partie sial de la croûte. En raison de l'excès de silicium, le magma acide se refroidit rapidement. Par conséquent, il ne coule pas et ne se propage pas très loin. Les hautes montagnes sont formées de ce type de roche. Ces minéraux contiennent moins de minéraux plus lourds, comme le fer et le magnésium. Ils sont donc de couleur pâle et contiennent normalement du quartz et du feldspath. Les roches acides sont dures, compactes, massives et résistantes aux intempéries. Le granit est un exemple typique.
2. roches de base:
Ces roches sont pauvres en silice (environ 40%); La teneur en magnésie atteint 40%, les 40% restants étant dispersés sur de l'oxyde de fer, de la chaux, de l'aluminium, des bases, du potassium, etc. En raison de la faible teneur en silice, le matériau de base de ces roches se refroidit lentement et s'écoule au loin. .
Ce flux et ce refroidissement donnent lieu à des plateaux. La présence d'éléments lourds confère à ces roches une couleur sombre. Le basalte est un exemple typique, les autres étant le gabbro et la dolérite. N’étant pas très durs, ces roches se patinent assez facilement.
D. Sur la base de la texture, les roches ignées pourraient être divisées en différents types (la texture d’une roche est indiquée par sa taille, sa forme et la disposition des minéraux qui la composent).
1. Les roches à grains grossiers résultent d'un lent refroidissement du magma, par exemple du granite.
2. Les roches à grain fin sont produites par refroidissement rapide, par exemple du basalte.
3. Les roches vitreuses résultent d'un refroidissement extrêmement rapide.
4. Les roches porphyriques ont des cristaux de deux tailles différentes - les gros cristaux sont appelés phénocristaux et se trouvent dans une masse de sol à grain fin ou vitreuse.
5. Les roches ophitiques ont une autre texture caractéristique appelée ophite, qui est courante dans les dolérites.
E. Enfin, en fonction de la forme que le magma en fusion acquiert après son refroidissement, les roches ignées pourraient être divisées en plusieurs types:
1. Batholithes:
Lorsque le magma en fusion se répand sur une vaste zone traversant différentes couches, il est appelé batholithe. Des batholithes sont parfois exposés au sol.
2. Lacolithes:
Lorsque le magma acide se refroidit rapidement, il se durcit aux températures ordinaires. Une poussée supplémentaire par le bas lui donne une apparence de dôme. Ce sont des lacolithes.
3. Lapolithe:
Une variante concave du batholite.
4. Phacolith:
Lorsque le magma solidifié acquiert une forme onduleuse, on l'appelle phacolith.
5. Feuille:
Lorsque le magma fondu se refroidit en fines couches horizontales parallèles à la surface, on parle de feuille.
6. Sill:
Si la feuille est épaisse, cela s'appelle un rebord.
7. Boss:
Lorsque le magma fondu se refroidit en fines couches horizontales parallèles à la surface, on parle de feuille.
8. digue:
Si l'angle mentionné ci-dessus est de 90 s, on l'appelle digue.
9. volcanique:
Cou La lave solidifiée sous la forme d'un cylindre se trouve sous forme de bouchons dans les orifices de ventilation des volcans et est connue sous le nom de cou volcanique. (Fig. 1.42)
Caractéristiques générales des roches ignées:
1. Toutes les roches ignées sont d'origine magmatique; chaque type intrusif a une contrepartie extrusive.
2. Ces roches sont constituées de cristaux de différentes tailles et formes.
3. Ces roches sont compactes, massives, non stratifiées et ont des joints qui sont des points faibles ouverts à l'action des intempéries.
4. Les roches ignées, qui ont pour origine des températures élevées, ne sont pas fossilifères.
5. Bien que fondamentalement imperméables, les roches ignées sont altérées mécaniquement.
Importance économique des roches ignées:
Puisque le magma est la principale source de minerais métalliques, beaucoup d'entre eux sont associés aux roches ignées. Les minéraux de grande valeur économique présents dans les roches ignées sont le fer magnétique, le nickel, le cuivre, le plomb, le zinc, la chromite, le manganèse, l'or, le diamant et le platine.
Ces métaux sont d'une grande valeur dans l'industrie métallurgique moderne. Les amygdales sont des bulles en forme d'amande formées dans du basalte par suite d'une fuite de gaz et sont remplies de minéraux. Un grand nombre de métaux sont dérivés de minéraux cristallisés qui comblent généralement les fissures dans les roches. Les vieilles roches de la grande péninsule indienne sont riches en minéraux ou métaux cristallisés. De nombreuses roches ignées, comme le granit, sont utilisées comme matériau de construction car elles se présentent sous de belles teintes.
Roches sédimentaires:
Les roches sédimentaires couvrent 75% de la surface de la terre mais n'occupent que 5% volumétriquement
de la croûte terrestre. Cela indique qu'ils ne sont pas aussi importants que les roches ignées dans la profondeur de la terre.
Les roches sédimentaires ou détritiques sont celles formées par le dépôt des matières solides transportées en suspension par des agents de transport. La sédimentation étant favorisée par l'eau, la plupart des roches sédimentaires ont été formées sous l'eau. Le vent est un autre agent de transport; Le loess est un exemple de sable fin transporté par le vent et déposé sous forme de roches sédimentaires transportées par le vent, comme dans le nord-ouest de la Chine et le sous-continent indien. Un mélange non assorti d'argile et de blocs rocheux connu sous le nom d'argile boulder ou «till» est un exemple de roche sédimentaire déposée par la glace, comme dans les plaines du nord de l'Europe. Le matériau déposé sous la pression des couches sus-jacentes se transforme avec le temps en roches sédimentaires.
Les roches sédimentaires peuvent être étudiées sous différentes catégories en fonction de différents critères.
A. Selon l'origine des sédiments, les roches sédimentaires pourraient être de six types:
1. Origine marine:
Ces roches ont une origine marine peu profonde et comprennent des grès, des argiles, des schistes et des calcaires.
2. Origine continentale:
Ce sont les produits finaux du processus d'érosion se déroulant à la surface de la terre. Ces roches se forment dans les déserts ou les régions côtières par l’intermédiaire du vent. En conséquence, leurs particules sont plus arrondies et polies. Ces roches comprennent des grès, de l'argile, des schistes, etc.
3. Origine organique:
Les animaux et les plantes aspirent les matières dissoutes dans l'eau et les expulsent par des processus tels que la respiration, la transpiration, etc. En d'autres termes, les corps des plantes et des animaux sont les transformations de la matière dissoute obtenue à partir de l'eau. Les sédiments provenant de la décomposition des corps végétaux et animaux sont de nature organique. Ces roches contiennent des carbonates de magnésium, de calcium, de silice, etc.
4. Origine volcanique:
Les matériaux provoquant des éruptions volcaniques contiennent des pyroclastes, des cendres, etc., et proviennent de la terre et des mers. Ces sédiments contiennent du sable, des minéraux, du charbon, etc.
5. Origine météoritique:
De nombreux météores sont si proches de la Terre que leurs fragments, après désintégration due au frottement, s’oxydent sous forme de cendre fine et s’installent à la surface de la Terre.
B. La classification la plus courante des roches sédimentaires est basée sur le mode de fonctionnement de leur formation.
Ils peuvent être formés par des procédés mécaniques, chimiques ou organiques:
1. Roches sédimentaires formées mécaniquement:
Ces roches sont formées par des agents mécaniques tels que l'eau courante, le vent, les courants océaniques, la glace, etc. Certaines de ces roches ont plus de sable et de grosses particules, et sont dures. On les appelle des roches arénacées, par exemple du grès. Certaines autres roches formées mécaniquement ont plus d'argile et sont à grain fin, plus douces, imperméables et non poreuses. Celles-ci sont appelées roches argileuses et sont facilement altérées et érodées, par exemple le schiste.
2. Roches sédimentaires formées chimiquement:
Après avoir été en contact avec de l'eau courante (souterraine ou de surface), de nombreux minéraux s'y dissolvent. Cette eau chargée chimiquement laisse souvent des couches de ces produits chimiques après l'évaporation de l'eau. Ces dépôts se trouvent à l'embouchure des sources ou des lacs salés. Les stalactites et les stalagmites sont les dépôts de chaux laissés par l'eau mélangée à la chaux qui s'évapore dans les grottes souterraines et laisse les dépôts remonter du sol ou pendre du toit. (Fig. 1.43)
Oolite est le calcaire granulaire que l'on trouve assez largement dans le North Yorkshire en Angleterre. Le gypse est le sulfate de chaux qui se trouve couramment avec le sel gemme. Ironstone est le carbonate de fer généralement associé aux lits de charbon.
3. Roches sédimentaires de forme organique:
Ces roches sont formées à partir de restes de plantes et d'animaux. Ces plantes et ces animaux sont ensevelis sous les sédiments et, en raison de la chaleur et de la pression des couches sus-jacentes, leur composition est modifiée. Le charbon et le calcaire sont des exemples bien connus. Les restes de plantes donnent des charbons de différentes qualités en fonction de la proportion de carbone et du degré de pression sus-jacente.
La tourbe et le lignite (lignite) constituent le premier stade du charbon contenant moins de 45% de carbone; la variété bitumineuse est la prochaine étape avec 60% de carbone. Le calcaire est composé de coquillages et de squelettes d'animaux marins morts qui vivaient autrefois dans les eaux peu profondes, chaudes et claires d'une mer ou d'un lac. Les coquilles de chaux de ces organismes sont cimentées dans des roches sédimentaires calcaires d'origine organique.
Les micro-organismes comme les coraux et les algues entraînent le carbonate de calcium contenu dans l'eau de mer. Tels sont les récifs construits à partir des squelettes de coraux morts jadis vivant dans les mers tropicales. Selon la prédominance de la teneur en calcium ou de la teneur en carbone, les roches sédimentaires peuvent être calcaires (calcaires, calcaires, dolomitiques) ou carbonées (charbon).
Caractéristiques principales des roches sédimentaires:
1. Ces roches consistent en un certain nombre de couches ou de strates disposées horizontalement les unes sur les autres.
2. Les constituants de base de ces roches ou sédiments proviennent de différentes sources et groupes de minéraux.
3. Ces roches sont caractérisées par des traces laissées par les courants et les vagues et par les fissures du soleil.
4. Ces roches ont des fossiles de plantes et d'animaux. Ces fossiles se présentent sous forme d'empreintes de feuilles, d'insectes ou de bovins mous et de morceaux d'os, de coquillages ou de parties dures d'anciens êtres vivants.
5. Ces roches sont généralement poreuses et permettent à l'eau de s'infiltrer à travers elles.
6. Les roches sédimentaires sont altérées et érodées plus rapidement que les autres types de roches.
Propagation des roches sédimentaires en Inde:
Les dépôts alluviaux dans la plaine indo-gangétique et dans les plaines côtières sont d'accumulation sédimentaire. Ces dépôts contiennent du limon et de l'argile. Différentes variétés de grès sont réparties sur le Madhya Pradesh, l'est du Rajasthan, certaines régions de l'Himalaya, l'Andhra Pradesh, le Bihar et l'Orissa. Le grand plateau montagneux de Vindhyan, au centre de l’Inde, est constitué de grès, de schistes argileux et de calcaires. Les gisements de charbon se trouvent dans les bassins fluviaux des gisements Damodar, Mahanadi, Godavari et Gondwana.
Importance économique des roches sédimentaires:
Les roches sédimentaires ne sont pas aussi riches en minéraux de valeur économique que les roches ignées, mais des minéraux importants tels que le minerai de fer hématite, les phosphates, les pierres de construction, le charbon, le pétrole et les matériaux utilisés dans l'industrie du ciment se trouvent dans les roches sédimentaires. La décomposition d'organismes marins minuscules produit du pétrole. Le pétrole ne se trouve que dans des structures appropriées. L'une de ces structures est l'existence d'une couche précédente, telle que le grès, entre deux couches de roches imperméables telles que le schiste.
La roche imperméable bloque son mouvement ultérieur et la pression l’aide à s’élever dans les roches poreuses. Si les roches sont pliées vers le haut, comme dans un pli anticlinal, le pétrole a tendance à remonter au sommet, en étant plus léger que l'eau. Des minéraux importants comme la bauxite, le manganèse, l’étain sont dérivés d’autres roches mais se trouvent dans les graviers et les sables transportés par l’eau. Les roches sédimentaires fournissent également certains des sols les plus riches.
Roches métamorphiques :
La température, la pression et les fluides chimiquement actifs induisent des modifications des roches ignées et sédimentaires. Par conséquent, les roches formées sous l'action de pressions élevées, de températures élevées, de réactions chimiques ou du regroupement des composants de roches érodées sont appelées roches métamorphiques et le processus de production des roches métamorphiques est appelé métamorphisme.
Causes du métamorphisme:
Le métamorphisme peut être dû à plusieurs causes:
1. Mouvements orogéniques (bâtiment de montagne):
Ces mouvements se produisent souvent avec un jeu de pliage, de gauchissement, de froissement et de températures élevées. Ces processus donnent une nouvelle apparence aux roches existantes.
2. Entrée de lave:
La matière magmatique en fusion à l'intérieur de la croûte terrestre place les roches environnantes sous l'influence d'une pression de température intense et provoque des modifications de celles-ci.
3. Forces géodynamiques:
Les forces géodynamiques omniprésentes telles que la tectonique des plaques jouent également un rôle important dans le métamorphisme.
4. Action de l'eau souterraine:
L'action chimique des eaux souterraines entraîne des modifications de la composition chimique et de la structure cristalline des roches et joue un rôle dans le métamorphisme.
5. Minéralisateurs:
Les composants fluides du matériau magmatique sont des minéraux et comprennent des liquides et des vapeurs, tels que la vapeur, le chlore, le fluor et l’acide borique. Ces minéralisateurs agissent sur les roches pour provoquer le métamorphisme.
A. Sur la base de l'action du métamorphisme, les roches métamorphiques peuvent être de deux types:
1. Métamorphisme thermique:
Le changement de forme ou la recristallisation des minéraux des roches sédimentaires et ignées sous l'influence de températures élevées est appelé métamorphisme thermique. Il peut y avoir diverses sources de «températures élevées»: magma chaud, gaz chauds, vapeurs et liquides, chaleur géothermique, etc. Une intrusion magmatique provoquant un métamorphisme thermique est responsable du pic du mont. Everest composé de calcaire métamorphisé. À la suite du métamorphisme thermique, le grès se change en quartzite et le calcaire en marbre.
2. Métamorphisme dynamique:
Cela fait référence à la formation de roches métamorphiques sous la contrainte de la pression. Parfois, une pression élevée est accompagnée de températures élevées et de l'action d'une eau chargée chimiquement. La combinaison de la pression dirigée et de la chaleur produit un métamorphisme très puissant car elle conduit à une recristallisation plus ou moins complète des roches et à la production de nouvelles structures. Ceci est connu sous le nom de métamorphisme dynamothermal. Sous haute pression, le granit est converti en gneiss; l'argile et le schiste sont transformés en schiste.
B. Sur la base de l'étendue physique du métamorphisme, les roches métamorphiques pourraient également être de deux types:
1. Métamorphisme Local / Contact:
Cela se produit lorsque les agences de métamorphisme agissent localement et que leurs résultats ont une portée limitée.
2. Métamorphisme régional:
Lorsque toutes les forces de chaleur par intrusion, enfouissement et mouvements de la terre agissent ensemble sur de vastes étendues, le changement généralisé des roches est le résultat du métamorphisme régional.
Quelques exemples de métamorphisme:
Granite Pression → Gneiss
Argile, pression des schistes → Schiste
Grès - Chaleur → Quartzite
Argile, Chaleur Chaude → Chaleur Ardoise, Phyllis
Charbon Chaleur → Anthracite, Graphite
Calcaire - Chaleur → Marbre
Roches métamorphiques en Inde:
Les gneiss et les schistes se trouvent couramment dans l'Himalaya, l'Assam, le Bengale occidental, le Bihar, l'Orissa, le Madhya Pradesh et le Rajasthan. La quartzite est une roche dure trouvée sur le Rajasthan, le Bihar, le Madhya Pradesh,
Tamil Nadu et les environs de Delhi. Le marbre est présent près d'Alwar, d'Ajmer, de Jaipur, de Jodhpur au Rajasthan et de certaines parties de la vallée de la Narmada dans le Madhya Pradesh. L’ardoise, qui sert de matériau de couverture et d’écriture dans les écoles, se trouve sur Rewari (Haryana), Kangra (Himachal Pradesh) et dans certaines parties du Bihar. Le graphite se trouve en Orissa et dans l’Andhra Pradesh.
