roche (suite)

Utilisation

Beaucoup de substances utiles sont d’origine sédimentaire. C’est le cas de tous les combustibles, de presque tous les minerais d’aluminium, de fer et de phosphore. Les nécessités économiques sont à l’origine de l’exploitation de nombreux gisements sédimentaires d’uranium. Les calcaires sont largement utilisés dans la construction, la fabrication de la chaux et du ciment. Les argiles sont exploitées pour la confection des briques, des tuiles, des produits réfractaires. Enfin, les roches salines sont, elles aussi, utilisées (gypse pour le plâtre, sels de sodium et de potassium pour la chimie ou l’agriculture).

Les roches métamorphiques

Les roches métamorphiques résultent de la transformation de roches préexistantes. Ces roches peuvent être éruptives (orthométamorphisme) ou même métamorphiques (polymétamorphisme), mais il s’agit le plus souvent de roches sédimentaires (para-métamorphisme), et c’est pourquoi les roches métamorphiques sont souvent stratifiées. L’augmentation de la pression, celle de la température et l’eau sont les principaux facteurs qui aboutissent à la genèse des roches métamorphiques.

Les facteurs du métamorphisme et leurs conséquences

• L’augmentation de la pression est liée à deux phénomènes. Tout d’abord, le mécanisme de la sédimentation peut aboutir à l’accumulation de plusieurs milliers de mètres de roches, et les premiers niveaux déposés sont ainsi soumis à de très fortes pressions. Toutefois, l’augmentation de pression est le plus souvent liée à des mouvements de l’écorce terrestre. Les forces mises en jeu lors de la formation des grandes chaînes de montagnes sont énormes et de vastes territoires sont, pendant de longues périodes, soumis à de très fortes augmentations de pression.

• L’augmentation de la température est liée au degré géothermique : la température augmente lorsqu’on s’enfonce dans l’écorce terrestre. En moyenne, cette augmentation est de 1 °C par 30 m, mais elle peut, localement, être plus faible ou plus forte. L’origine de cette chaleur doit être recherchée dans la désintégration des éléments radioactifs présents dans les roches (uranium, thorium et potassium), désintégration qui s’accompagne d’un dégagement de chaleur.

Sous l’influence de la pression et de la température, les molécules d’eau ou les groupements hydroxyles (OH) présents dans les minéraux et les roches sont libérés et jouent un grand rôle dans les échanges chimiques se produisant au cours du métamorphisme.

Cette eau et l’augmentation de la température aboutissent à une modification souvent profonde de la composition minéralogique de la roche primitive. Des minéraux des roches sédimentaires, comme les argiles, qui sont chimiquement stables à la surface de la Terre, deviennent instables lorsqu’ils sont soumis aux conditions du métamorphisme, et toute une série de minéraux nouveaux, dits « minéraux de métamorphisme », apparaissent (grenats, andalousite, sillimanite, staurodite, etc.). Par contre, d’autres minéraux comme le quartz ou les feldspaths restent stables, mais ils recristallisent souvent et leur taille augmente. Au total, on a une recristallisation avec une modification minéralogique plus ou moins profonde de la roche originelle. Mais ces modifications, pour profondes qu’elles soient, se font à composition chimique constante (topochimisme). La nature des minéraux néo-formés dépendra de l’augmentation de la température (et de la pression), de sa durée et de la composition de la roche primitive. Réciproquement, la présence de certains minéraux de métamorphisme fournira des renseignements sur les pressions et températures ayant présidé à la genèse de la roche et sur la composition du matériel métamorphisé. Par exemple, il est possible de dire qu’une roche métamorphique renfermant de la sillimanite était primitivement riche en argile et qu’elle s’est formée à des températures supérieures à 400 °C et sous des pressions de 4 à 5 kilobars.

L’action de la pression est variée. Conjointement avec l’augmentation de température, elle facilite la recristallisation. Elle provoque une déformation des roches. Surtout, les minéraux néo-formés cristallisant dans un milieu soumis à des pressions orientées vont eux-mêmes être orientés par rapport à ces pressions. L’intervention de la pression va donc se traduire par un litage ou un feuilletage de la grande majorité des roches métamorphiques, qui, de ce fait, sont souvent dénommées roches cristallophylliennes.

Les divers métamorphismes

Les facteurs du métamorphisme peuvent intervenir de plusieurs façons.

• Les roches dynamométamorphiques sont relativement rares. L’action de la pression se traduit par une déformation plus ou moins plastique quand la roche primitive n’est pas rigide (acquisition d’une schistosité). Dans le cas contraire, la roche est écrasée, broyée, et l’on obtient une mylonite.

• Le thermométamorphisme est, lui aussi, rare. Au contact de sédiments recouverts par des coulées de laves, on observe une « cuisson » de la roche ; les argiles, par exemple, sont transformées en produits analogues à des briques.

• Le métamorphisme de contact est toujours très localisé. Il se produit lorsqu’un massif magmatique intrusif se met en place au sein d’une série sédimentaire. La chaleur dégagée par le magma transforme la roche encaissante sur une épaisseur variable, mais toujours modeste (de quelques centimètres à quelques centaines de mètres). Les roches obtenues (schistes tachetés et noduleux, cornéennes...) dépendent de la nature de la roche encaissante. Elles ne sont généralement pas litées, car la mise en place du massif intrusif n’est pas accompagnée d’une augmentation importante de la pression. Les auréoles de métamorphisme de contact les plus fréquentes se trouvent au pourtour de massifs granitiques (batholites) intrusifs.

• Le métamorphisme d’enfouissement se produit au sein de séries sédimentaires très épaisses et portées à des profondeurs relativement importantes par suite d’un enfoncement continu du fond du bassin de sédimentation (phénomène de subsidence). C’est un phénomène relativement localisé à certaines fosses marines (géosynclinaux) se formant en bordure de zones continentales instables.

• Le métamorphisme général est de loin le plus important. Il est directement lié à la formation des grands ensembles montagneux. Toutes les grandes chaînes possèdent un bâti cristallophyllien, sorte de cœur rigide occupant de très grandes surfaces.