Éd. 1971-1976

cristallines (roches) (suite)

Les roches éruptives

Elles sont divisées en deux groupes selon leur gisement. Les roches volcaniques, ou laves, parviennent liquides à la surface de la Terre au niveau des volcans, s’épanchent en coulées fluides, s’accumulent en dômes et en aiguilles ou sont projetées en flammèches ou en cendres par la détente des gaz (v. volcanisme). En se refroidissant, la phase liquide du magma se solidifie en cristaux de quelques microns, les microlites, ou en verre (qui domine largement dans les laves hyalines et forme toute la masse des obsidiennes). Les roches plutoniques cristallisent en profondeur. Les microlites et le verre, marques d’un refroidissement brutal, ne se forment pas. Cependant, lorsque le refroidissement est rapide, dans les filons minces et sur les bords des grands massifs, les cristaux formés sont de petite taille et les roches prennent la structure microgrenue. Un lent refroidissement permet le développement de cristaux de quelques millimètres, mais qui peuvent atteindre de très grandes tailles dans les types pegmatitiques. La systématique des roches éruptives se fonde sur leur composition. Aisée à établir pour les roches grenues, elle devient délicate pour les roches microlitiques et microgrenues ; l’usage du microscope est alors nécessaire. La systématique est impossible pour les roches vitreuses, qui doivent être analysées chimiquement. Les compositions chimiques permettent d’établir une norme, c’est-à-dire une composition minérale virtuelle, et de replacer la roche dans le cadre de la classification minéralogique. Celle-ci se fonde sur la présence de quelques minéraux : le quartz, les feldspaths alcalins, les plagioclases et les feldspathoïdes. Les roches à feldspathoïdes sont dites sous-saturées (en silice), les roches riches en quartz sont dites acides, les roches riches en ferromagnésiens et en chaux sont dites basiques, les roches ultrabasiques n’étant formées que de pyroxènes ou de péridots. Un tableau à double entrée permet de placer les principaux types.

Les roches volcaniques

La plupart des roches volcaniques peuvent être génétiquement reliées aux plus banales d’entre elles, les basaltes, formés de plagioclases et de ferromagnésiens. Les basaltes alcalins, auxquels sont rattachées les basanites, contiennent beaucoup d’olivine, des pyroxènes calciques et souvent des feldspathoïdes. Par séparation des péridots et des pyroxènes, qui cristallisent les premiers, ils peuvent donner naissance à des liquides trachytiques et phonolitiques. En France, les basaltes des volcans tertiaires sont de ce type. Les basaltes tholeiitiques contiennent des pyroxènes pauvres en chaux et peu ou pas d’olivine. Par différenciation, ils donnent des liquides saturés rhyolitiques ; ces basaltes et les roches associées sont caractéristiques des zones océaniques. Les liquides basaltiques naissent au niveau de grands accidents, par fusion partielle du manteau terrestre. Les zones orogéniques sont jalonnées par des épanchements de rhyolites calco-alcalines, de dacites et d’andésites issus d’une fusion partielle du manteau en présence d’eau ou, sans doute, d’une fusion partielle de l’écorce continentale.

Les roches plutoniques

Comme les laves, les roches plutoniques ont une double origine. Mais les plus banales d’entre elles sont les granites, cristallisés à partir de liquides produits par fusion partielle de l’écorce. Ils sont si abondants et variés qu’ils méritent à eux seuls un chapitre (v. granite).

Les liquides basiques donnent les gabbros que l’on trouve dans les complexes ophiolitiques, associés à des sédiments marins et localisés le long des chaînes de montagne. Ces gabbros, qui ont cristallisé à l’abri d’une carapace de laves, forment aussi des massifs intrusifs entourés d’une bordure figée de dolérites. Ils y sont généralement associés à des roches ultrabasiques et à des diorites plus acides différenciées à partir du magma moyen. Toutes les roches ultrabasiques ne sont pas associées aux gabbros. Les kimberlites péridotites, micacées et diamantifères, occupent de grandes cheminées verticales. Les lherzolites, associées à des pyroxénolites à grenat et parfois à des granulites, constituent de petits massifs pris dans les grands accidents.

Les syénites néphéliniques sont des roches exceptionnelles, disposées en massifs de petite taille ; leur composition phonolitique et leur association aux carbonatites permettent de les faire dériver des magmas basiques alcalins.

Les roches extra-terrestres

Si les météorites sont proches de nos roches ultrabasiques, les roches récoltées en deux points de la Lune rappellent nos basaltes, dont elles diffèrent cependant par une teneur anormale en titane et l’absence presque totale des alcalins.

J. L.

➙ Granite / Métamorphisme / Pétrographie / Roche / Volcanisme

cristallographie

Science des cristaux.

Communément, on entend par cristal un corps solide, limité par des faces planes développées naturellement au cours de sa croissance, possédant souvent une transparence ou des couleurs remarquables ; la plupart des minéraux sont parfaitement cristallisés ; d’ailleurs le mot cristal, qui a son origine dans le grec krystallos, qui veut dire « glace », désignait le quartz, ou cristal de roche que les Anciens, à cause de sa transparence, imaginaient être de l’eau congelée à basse température. La cristallographie a pris le caractère d’une science exacte quand les minéralogistes, pour expliquer les formes polyédriques variées que revêt un minéral comme la calcite CaCO₃ ou le quartz SiO₂, ont commencé à mesurer, à la fin du xviii^e s., les angles dièdres des faces d’un minéral à l’aide du goniomètre d’application de A. Carangeot (1783), dont la précision ne dépasse pas le demi-degré, bientôt remplacé par le goniomètre optique de W. H. Wollaston (1809), qui permet des mesures de l’ordre de la minute d’arc sur de petits cristaux. C’est à partir de ces mesures d’angles que René Just Haüy* (1743-1822) établit les lois fondamentales de cette nouvelle science qui se développe d’abord avec les travaux des minéralogistes : grâce à l’étude géométrique des formes des cristaux, ils ont identifié et classé les minéraux. Puis les chimistes, avec Eilhard Mitscherlich (1794-1863), ont mis en évidence une parenté entre les formes cristallines de certains composés et leurs formules chimiques ; c’est l’isomorphisme. En même temps se développaient les études des propriétés physiques des cristaux ; Arago, en 1811, découvrait la polarisation chromatique et la polarisation rotatoire dans le quartz, ouvrant ainsi la voie à l’optique cristalline ; Pasteur*, dans ses premières expériences sur les cristaux de tartrate d’ammonium et de sodium, montrait que la dissymétrie moléculaire s’accompagne d’une dissymétrie des formes des cristaux ; les recherches sur la pyroélectricité conduisaient Jacques et Pierre Curie* à la découverte de la piézo-électricité. Ainsi, la cristallographie possédait déjà au début de ce siècle, avec son aspect géométrique, un caractère de science physique et chimique.