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Chapitre 2
LES MINERAUX ET LES ROCHES
1) NOTIONS DE MINERALOGIE 1.1) Dfinition
Un minral est une substance forme naturellement ou synthtise
artificiellement, dfinie par sa composition chimique et
l'agencement de ses atomes selon une priodicit et une symtrie
prcises qui se refltent dans le groupe d'espace et dans le systme
cristallin du minral. Les minraux sont gnralement solides dans les
conditions normales de temprature et de pression et s'associent
pour former les roches constituant la crote terrestre et, d'une
faon plus gnrale, la lithosphre (Les minraux sont donc les matriaux
lmentaires des roches de la crote terrestre).
* Cristallographie (gomtrie, forme)
Ltude se fait par * Physique (couleurs, fracture, clivage,
duret)
* Chimique (lassociation des lments simples)
1.2) Cristaux et Cristallographie
a) Dfinition La cristallographie est la science qui se consacre
l'tude des substances cristallines l'chelle atomique. Les proprits
physico-chimiques d'un cristal sont troitement lies l'arrangement
spatial des atomes dans la matire. L'tat cristallin est dfini par
un caractre priodique et ordonn l'chelle atomique ou molculaire. Le
cristal est obtenu par translation dans toutes les directions d'une
unit de base appele maille lmentaire.
On appelle un cristal un solide minral naturel homogne aux
formes rgulires, limit par des surfaces habituellement planes
faisant entre elles des angles bien dfinis.
b) Les systmes de Cristallisation
i) le systme cubique (figure 2.1) Cest un prisme droit 6 faces
gales
a = b = c = = = 90
ii) le systme quadratique (figure 2.1) Cest un prisme droit base
carre et 4 faces rectangulaires gales. a = b c = = = 90
iii) le systme hexagonal (figure 2.1) Cest un prisme droit 6
faces rectangle base hexagone
iv) le systme rhombodrique (figure 2.1) Cest un prisme oblique
ou toutes les faces sont des losanges.
v) le systme orthorhombique (figure 2.1) Cest un prisme droit
base rectangle 4 faces rectangle gale 2 2. a b = = = 90
vi) le systme monoclinique (figure 2.1) Cest un prisme oblique 4
faces latrales paralllogramme base rectangulaire gale 2 2.
vii) le systme triclinique (figure 2.1) Cest un prisme oblique 4
faces latrales et base paralllogramme gale 2 2.
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Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 5
Figure 2.1 : 7 systmes cristallins
1.3) L'identification des minraux
Les minraux possdent des proprits physiques qui permettent de
les distinguer entre eux et qui deviennent des critres
d'identification. Ce qui attire d'abord l'il, c'est bien sr la
couleur et la forme cristalline des minraux, mais il y a bien
d'autres proprits. Plusieurs de ces proprits peuvent tre observes
sans l'aide d'instruments et sont d'une grande utilit pratique.
a) Couleur Il y a une grande varit de couleurs chez les minraux,
mais c'est l un critre qui est loin d'tre absolu. Des spcimens de
couleurs diffrentes peuvent reprsenter le mme minral, comme le
quartz qui prsente plusieurs varits selon la couleur qui va de
l'incolore limpide (cristal de roche), au blanc laiteux, au violet
(amthyste), au rouge (jaspe), au noir enfum, au bleu, etc., alors
que des spcimens qui ont tous la mme couleur peuvent reprsenter des
minraux tout fait diffrents, comme ces minraux l'clat mtallique qui
ont tous la couleur de l'or: la pyrite qu'on appelle l'or des fous,
la chalcopyrite qui est un minerais duquel on extrait le cuivre, et
l'or. Il faut noter que la couleur doit tre observe sur une cassure
frache, car l'altration superficielle peut modifier la couleur,
particulirement chez les minraux clat mtallique.
b) clat L'clat des minraux, c'est l'aspect qu'offre leur surface
lorsqu'elle rflchit la lumire. On distingue deux grandes catgories:
l'clat mtallique, brillant comme celui des mtaux, et l'clat non
mtallique que l'on dcrit par des termes comme vitreux (comme le
verre), gras (comme si la surface tait enduite d'huile ou de
graisse), adamantin (qui rflchit la lumire comme le diamant),
rsineux (comme la rsine), soyeux (comme la soie), etc.
c) Trait Une proprit qui a trait la couleur, mais qui est un peu
plus fiable et dont le test est facile raliser, c'est le trait. Il
s'agit en fait de la couleur de la poudre des minraux. Cette
proprit se dtermine sur la trace laisse par le minral lorsqu'on
frotte ce dernier sur une plaque de porcelaine non maille (en
autant que la duret de la plaque est suprieure celle du minral).
Par exemple, l'hmatite, un minral dont on extrait le fer, possde
une couleur noire en cassure frache mais un trait brun rougetre sur
la plaque de porcelaine.
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Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 6
d) Duret La duret d'un minral (voire tableau 1.1) correspond sa
rsistance se laisser rayer. Elle est variable d'un minral l'autre.
Certains minraux sont trs durs, comme le diamant, d'autre plutt
tendres, comme le talc. Les minralogistes ont une chelle relative
de duret qui utilise dix minraux communs, classs du plus tendre au
plus dur, de 1 10. Cette chelle a t construite par le minralogiste
autrichien Friedrich Mohs et se nomme par consquent l'chelle de
Mohs.
Tableau 2.1 : Echelle de duret de MOHS
Sur cette chelle, on a quelques points de repres. Des minraux
comme le talc et le gypse sont si tendres qu'ils sont rays par
l'ongle. Pas tonnant qu'on utilise le talc dans les poudres pour la
peau. La calcite est raye par une pice de cuivre, alors qu'une lame
de canif, en acier, saura rayer tous les minraux de duret infrieure
5, mais ne pourra rayer les feldspaths et le quartz. Un morceau de
corindon, trs dur, un minral qu'on utilise dans les abrasifs,
pourra rayer le quartz, mais sera ray par un diamant.
e) Densit La densit des minraux est une proprit mesurable; elle
est une constante physique qui caractrise un minral donn. Beaucoup
de minraux ont une densit qui se situe autour de 2.7 gr/cm3, soit
2.7 fois plus lourd qu'un volume gal d'eau. Mais certains ont une
densit relativement faible, comme le sel qui a une densit de 2.1;
d'autres se situent l'autre extrme, comme la galne (sulfure de
plomb) avec une densit de 7.5 et l'or dont la densit est de
19.3.
f) Forme cristalline La forme cristalline est souvent ce qui
donne la valeur esthtique d'un minral. Chaque minral cristallise
dans un systme donn, ce qu'on appelle un systme cristallin. Un
minral donn reproduira toujours les mmes formes rgies par ce
systme. Par exemple, lhalite (sel) cristallise dans le systme
cubique. La calcite cristallise dans le systme rhombodrique, un
systme o les trois axes sont de longueur gale et o les angles entre
les axes sont identiques, mais diffrents de 90. Le quartz commun
cristallise dans le systme hexagonal; on aura des cristaux six cts,
et, dans les formes pyramidales, on aura une pyramide six faces
chaque extrmit.
g) Clivage Le clivage (voire figure 2.2) est une proprit trs
importante des minraux. Il correspond des plans de faiblesse dans
la structure cristalline. Puisqu'il s'agit de plans de faiblesse,
un minral va donc se briser facilement le long des plans de
clivage, alors qu'il ne se brisera jamais selon ses faces
cristallines.
Figure 2.2 : Clivage
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Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 7
c) Macles Imbrication intime de 2 ou de n individus de la mme
espce ds les premiers stades de la germination et de la croissance
cristalline Il est rare que le cristal soit seul, on assiste trs
souvent lassociation de 2 ou 3 cristaux, cette association sappelle
macle.
h) Effervescence Les minraux de la classe des carbonates sont
dcomposs chimiquement par les acides; cette raction chimique dgage
des bulles de gaz carbonique, un phnomne qu'on qualifie
d'effervescence (un bouillonnement). Selon les minraux carbonats,
cette effervescence se produit, sur la masse minrale mme ou sur la
poussire, froid ou chaud.
1.4) Les principaux minraux constitutifs de l'corce
terrestre
a) Les diffrents types de minraux
Les minraux sont rangs en 10 classes, notes en chiffres
romains.
Classe I : Les lments natifs
L'lment natif est un corps chimique qui ne peut se dcomposer en
corps plus simple. Il reprsente 3 4% des espces. Les mtaux existent
sous forme d'lments natifs (constituant pur) ou, plus gnralement,
d'alliages. On les divise en trois sous-classes :
Mtaux natifs : or (Au), argent (Ag), cuivre (Cu), platine (Pt),
... Semi-mtaux : le bismuth (Bi), lantimoine (Sb), larsenic (As),
Mtallodes : carbone (C), soufre (S),
Classe II : Les sulfures et drivs
Ils reprsentent 15 20% des minraux. De nombreux minerais sont
des sulfures. Ils sont rpartis en deux groupes :
Les sulfures, arsniures, antimoniures, tellurures : le
groupement anionique ne contient que du soufre, les plus courants
tant la pyrite (FeS2) et la galne (PbS2)
Les sulfosels : Le groupement anionique est compos de soufre et
d'un autre mtal.
Classe III : Les halognures
Le groupe anionique des halognures sont des halognes. Cette
classe reprsente 5 6% des espces minrales. Le plus connu est sans
doute la halite (NaCl), ou sel gemme. Les halognures sont fragiles,
lgers et souvent solubles dans l'eau.
Classe IV : Les oxydes et hydroxydes
La quatrime classe regroupe les minraux dont le groupe anionique
est constitu doxygne ou dhydroxyle ([OH]-). 14% des minraux sont
des oxydes. On les divise en trois sous-classes :
Les oxydes simples : l'hmatite (Fe2O3), minerai de fer. Les
oxydes multiples : le spinelle (MgAl2O4) utilis en joaillerie en
substitution du rubis. Les hydroxydes
Classe V : Carbonates et nitrates
Ces minraux se caractrisent par leur fragilit et une faible
duret. On distingue deux sous-classes : Carbonates
Le groupement anionique est le groupe carbonate [CO3]2-. Ils
reprsentent 9% des espces connues. Parmi elles, des espces
importantes, comme la calcite (CaCO3), qui est le constituant
principal du calcaire.
Nitrates Le groupement anionique est l'ion nitrate [NO3]-.
Classe VI : Borates
Le groupement anionique est soit l'ion borate [BO3]3- soit l'ion
[BO4]5-. Cette petite famille reprsente 2% des minraux.
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Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
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Classe VII : Sulfates et drivs
Cette classe reprsente 10% des minraux et se dfinit par le
groupement anionique de forme [XO4]2-. Sulfates : [SO4]2-. Le
sulfate le plus connu est sans aucun doute le gypse, la pierre
pltre
(CaSO4.2HO). Chromates : [CrO4]2- Tungstates : [WO4]2-
Molybdates : [MoO4]2-
Classe VIII : Phosphates et drivs
Cette classe regroupe 16%. Le groupe anionique est de forme
[XO4]3-. Phosphates : [PO4]3- Arsniates : [AsO4]3- Vanadates :
[VO4]3-
Classe IX : Silicates
L'unit de base du minral est l'ion silicate [SiO4]4-. Les
silicates reprsentent plus d'un quart des minraux la surface du
globe. Cette abondance a amen une classification spcifique.
Celle-ci fait intervenir des notions structurales, c'est--dire
fonction de l'enchanement des ttradres [SiO4]. Les silicates sont
diviss en 6 sous-classes.
Les nsosilicates Les nsosilicates reprsentent 5% environ des
espces minrales. On y retrouve l'olivine (Mg,Fe)2SiO4, les grenats
et les topazes.
Les sorosilicates Les sorosilicates reprsentent 3% environ des
espces minrales. Parmi elles, lpidote.
Les cyclosilicates S'ils ne reprsentent que 2% des espces
minrales, celles-ci sont trs connues comme pierres gemmes. Il y a
d'abord tous les bryls : aigue-marine, meraude, et toutes les
tourmalines.
Les inosilicates Les inosilicates reprsentent 4,5% environ des
espces minrales. Les deux grandes familles sont les pyroxnes et les
amphiboles
Les phyllosilicates On distingue donc plusieurs familles : les
micas, les argiles et les serpentines. Les phyllosilicates
reprsentent 6,5% environ des espces.
Les tectosilicates La formule chimique de base est donc SiO2
comme pour le quartz. Le nombre et la nature des substitutions
dterminent les familles des feldspaths, des feldspathodes et des
zolites. Les tectosilicates reprsentent 4% des minraux.
Classe X : Minraux organiques
Cette classe renferme environ 30 d'espces structure
cristallographique bien dfinie. C'est le cas de la whewellite,
minral constitutif des calculs rnaux.
b) Proportions des minraux et leurs utilisation Le tableau 2.2
prsente la proportion des lments chimiques les plus abondants dans
la crote terrestre.
Tableau 2.2 : Les lments chimiques les plus abondants
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Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 9
On y voit que deux lments seulement, Si et O, comptent pour prs
des trois quarts (74,3%) de l'ensemble des matriaux. Il n'est donc
pas surprenant qu'un groupe de minraux composs fondamentalement de
Si et O avec un certain nombre d'autres ions et nomms silicates,
compose lui seul 95% du volume de la crote terrestre. A noter que
cette rpartition n'est applicable qu' la crote terrestre. On
considre que le noyau est compos presqu'uniquement de fer et de
nickel, ce qui est bien diffrent de ce qu'on prsente ici. Lors de
la formation de la terre, les lments lgers, comme l'oxygne et le
silicium ont migr vers l'extrieur, alors que les lments plus
lourds, comme le fer, se sont concentrs au centre. Le tableau 2.3
prsente les minraux les plus communs dans les principaux groupes et
leurs usages.
Tableau 2.3 : Les minraux et leurs usages
C) exemple de minraux
Systme cubique
Systme hexagonal
Systme rhombodrique (calcite)
Figure 2.3 : Exemple de minraux
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Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
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2) LA PETROGRAPHIE 2.1) Introduction
La ptrographie cest la science qui tudie les roches. Il existe
deux grandes catgories de roches
Roches
Roches Exognes Roches Endognes
(Origine extrieure) (Origine intrieure)
Roches Roches Roches Roches
Sdimentaires Dtritiques Mtamorphiques Eruptives
R. Plutonique R. Volcaniques
Trois grands types de roches forment la crote terrestre. La
figure 2.4 prsente ces trois grands types, ainsi que les processus
qui conduisent leur formation. Ainsi prsent, il vhicule l'ide de la
cyclicit des processus.
Figure 2.4 : Cycles de formation des roches
2.2) Dfinition de la roche
Cest un matriau qui entre dans la constitution de lcorce
terrestre quelque soit ses proprits et son aspect physique. Une
roche correspond un agencement de minraux les uns par rapport aux
autres selon les lois de la cristallographie. Chaque roche a une
architecture, une forme, les dimensions et une disposition
particulire.
2.3) Les roches sdimentaires
a) Introduction Les roches sdimentaires sont les roches qui
rsultent de l'accumulation et du compactage de dbris d'origine
minrale (dgradation d'autres roches), organique (restes de vgtaux
ou d'animaux, fossiles), ou de prcipitation chimique. Elles se
forment sur la surface de la terre, ou au fond des eaux et rsultent
de laction des agents drosions et du transport et de lactivit des
tres vivants ou des phnomnes purement physiques ou chimiques se
sont donc les roches Exognes.
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Chapitre 2
HOUTI F.B
Figure 2.
b) Processus de sdimentation
Roche mre Altration
Dtritus
i)- L'altration superficielle (Stade de
Les processus de l'altration superficielle de la roche mre sont
de trois typesbiologiques.
Les processus mcaniques (ou physiques) sont ceux qui dsagrgent
mcaniquement la roche, comme l'action du gel et du ouvre
progressivement ces dernires. L'action mcanique des racines des
arbres ouvre aussi les fractures.
Altration mcanique (pluie, variation de temprature gel et
dgel),
Existence de fissures + eau + gel + dgel
L'altration chimique est trs importante : plusieurs silicates,
comme les feldspaths, souvent abondants dans les roches ignes, sont
facilement attaqus par les eaux de pluies et transforms en minraux
des argiles (phyllosilicates) pour former des boues.de la
composition chimique (cristallographie)
Certains organismes ont la possibilit d'attaquer biochimiquement
les minraux. vont chercher dans les minraux les lments chimiques
dont ils ont besoin.
L'action combine de ces trois mcanismes produit des particules
de toutes tailles. C'est l le point de dpart du processus gnral de
la sdimentation.
Figure 2.
Les Minervaux et les Roche
Figure 2.5 : Diffrentes couches sdimentaires
) Processus de sdimentation Altration mcanique Dtritus
Altration
Altration chimique Elments en
Dtritus Transport
Dpt (sdimentation)
Roche Sdimentaire
Stade de mobilisation)
Les processus de l'altration superficielle de la roche mre sont
de trois types : mcaniques, chimiques et
Les processus mcaniques (ou physiques) sont ceux qui dsagrgent
mcaniquement la roche, comme l'action du gel et du dgel qui cause
de l'expansion de l'eau qui gle dans les fractures ouvre
progressivement ces dernires. L'action mcanique des racines des
arbres ouvre aussi les
Altration mcanique (pluie, variation de temprature gel et
dgel),
de fissures + eau + gel + dgel clatement de la roche
L'altration chimique est trs importante : plusieurs silicates,
comme les feldspaths, souvent abondants dans les roches ignes, sont
facilement attaqus par les eaux de pluies et transforms
raux des argiles (phyllosilicates) pour former des boues.
Modification de la composition de la composition chimique
(cristallographie) Certains organismes ont la possibilit d'attaquer
biochimiquement les minraux.
inraux les lments chimiques dont ils ont besoin.
L'action combine de ces trois mcanismes produit des particules
de toutes tailles. C'est l le point de dpart du processus gnral de
la sdimentation.
Figure 2.6 : Processus de sdimentation
Les Minervaux et les Roches
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Dtritus
Elments en solution
mcaniques, chimiques et
Les processus mcaniques (ou physiques) sont ceux qui dsagrgent
mcaniquement la roche, dgel qui cause de l'expansion de l'eau qui
gle dans les fractures
ouvre progressivement ces dernires. L'action mcanique des
racines des arbres ouvre aussi les
clatement de la roche
L'altration chimique est trs importante : plusieurs silicates,
comme les feldspaths, souvent abondants dans les roches ignes, sont
facilement attaqus par les eaux de pluies et transforms
Modification de la composition
Certains organismes ont la possibilit d'attaquer biochimiquement
les minraux. Certaines roches inraux les lments chimiques dont ils
ont besoin.
L'action combine de ces trois mcanismes produit des particules
de toutes tailles. C'est l le point de
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Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 12
ii)- Le transport.
Outre le vent et la glace, c'est surtout l'eau qui assure le
transport des particules. Selon le mode et l'nergie du transport,
le sdiment rsultant comportera des structures sdimentaires
varies.
Transport par roulement Transport par traction Transport par
saltation Transport par suspension
iii)- La sdimentation.
Tout le matriel transport s'accumule dans un bassin de
sdimentation, ultimement le bassin marin, pour former un dpt. Les
sdiments se dposent en couches successives dont la composition, la
taille des particules, la couleur, etc., varient dans le temps
selon la nature des sdiments apports.
- Dpts des lments fins Sdimentation des particules - Dpts des
lments grossiers
Sdimentation chimique prcipitation dpend de la nature des
lments
iv)- Facis des roches sdimentaires
Un facis est ensembles des caractres palontologique (tude des
fossiles) et Lithologique (nature chimique) des roches qui
dfinissent un dpt et rvlent en mme temps les conditions dans les
quelles ils sont forms. On a :
Facis marins Facis continental Facis lacustre (dpt dans les
lacs)
v)- Diagense
On appelle diagense les transformations physiques et chimiques
quils subissent aprs leurs dpts et qui les transforment en roches
sdimentaires. La diagense saccomplit faible profondeur et faible
temprature, mois de 100 200C, ce qui la distingue du mtamorphisme.
Les facteurs de la diagense :
Les tres vivants Laction de leau Action des facteurs physiques
(pression, temprature, mouvement tectonique)
c) Principales roches sdimentaires i)- formation
Daprs lorigine, on distingue les roches dtritiques, roches
chimiques et roches organiques. Les roches dorigine dtritiques
Au bord dune rivire ou de la mer. La roche est plus ou moins
fissure, sous leffet du gel et dgel, les fragments tombent au pied,
la rivire les enlve, les transporte et les dpose plus loin, les
dpts ainsi forms sont des sdiments. Souvent les dbris sont souds
les uns aux autres par un ciment, la roche qui tait meuble
lorigine, se trouve consolide et dure. Cinq tapes principales
conduisent aux roches dures dtritiques :
1- Elaboration sur place des fragments 2- Leurs enlvements ou
mobilisation 3- Le transport 4- Le dpt, sous forme se sdiments
meuble 5- La cimentation qui les transforme en roches cohrentes.
Les roches dorigine organique
Aprs la mort danimaux ou de plantes, les parties dures ou
rsistantes, saccumule et donne des roches sdimentaires.
Les roches dorigine chimique Lvaporation se produit lair libre
dans des lagunes sur sale, leau svapore, le sel reste et se
dpose.
Dpend des Facteurs cit
-
Chapitre 2
HOUTI F.B
ii- Roches sdimentaires Siliceuses
Ce sont des roches formes essentiellement de silice sous forme
de quartz. Elles sont dures (rayent le verre et lacier) et sont
caractrises par lexistence dune grande rsistance chimique (pas
deffervescence avec les acides) sauf lacide fluorhydrique (HF)
Origine dtritique
Peuvent tre meubles ou consolidesExemple : Sable meuble
Grs consolid
Origine chimique
Diatomites (polissage), Radiolarites (utilis par les
bijoutiers).
Origine chimique
Exemple : Silex. (Figure 2.8)
iii- Roches vaporitiques (roches salines)
Composes de chlorures ou de sulfate, les roches salines sont en
grande majorit des rsidus dvaporation de leau de mer ou de lagunes,
do le nom dvaporites.
La prcipitation des minraux vaporitiques se fait, entre autres,
dans les grandes lagunes en bord de mer, lagunes qui se mesurent en
plusieurs dizaines ou centaines de kilomtres carrs, dans des rgions
o l'vaporation excde la prcipitation
Le gros de l'alimentation en eau de ces lagunes vient de la mer.
L'vaporation concentre la solution et les minraux vaporitiques
s'accumulent au plancher de la lagune. Pour une rgion dsorte
d'quilibre entre l'alimentation de la lagune en eau marine et
l'vaporation, ce qui fait que la salinit de l'eau demeurera peu prs
constante. En fonction de cette salinit, c'est l'un ou l'autre des
minraux de la squence qui prcipite. Le plus souvent, on oscille
entre la calcite et le gypse.
Dans une variante du systme vaporitique, les minraux
cristallisent et croissent l'intrieur du sdiment. Il s'agit de
grandes plaines en bordure de mer qui s'tendent sur des dont la
surface est peine quelques mtres au
Le sous-sol de ces grandes plaines est aliment principalement
par l'eau marine. L'vaporation qui se fait la surface de la plaine
augmente la salinit des eaux souterraines qui prcipitent alors les
minraux
Les Minervaux et les Roche
Roches sdimentaires Siliceuses
es essentiellement de silice sous forme de quartz. Elles sont
dures (rayent le verre et lacier) et sont caractrises par
lexistence dune grande rsistance chimique (pas deffervescence avec
les acides) sauf lacide
Peuvent tre meubles ou consolides meuble
consolid (figure 2.7)
Radiolarites (utilis par les bijoutiers).
(Figure 2.8)
Roches vaporitiques (roches salines)
Composes de chlorures ou de sulfate, les roches salines sont en
grande majorit des rsidus dvaporation lagunes, do le nom
dvaporites.
La prcipitation des minraux vaporitiques se fait, entre autres,
dans les grandes lagunes en bord de mer, lagunes qui se mesurent en
plusieurs dizaines ou centaines de kilomtres carrs, dans des rgions
o
n excde la prcipitation
Figure 2.9 : formation de roches salines
Le gros de l'alimentation en eau de ces lagunes vient de la mer.
L'vaporation concentre la solution et les minraux vaporitiques
s'accumulent au plancher de la lagune. Pour une rgion donne, il
s'tablira une sorte d'quilibre entre l'alimentation de la lagune en
eau marine et l'vaporation, ce qui fait que la salinit de l'eau
demeurera peu prs constante. En fonction de cette salinit, c'est
l'un ou l'autre des minraux de
ce qui prcipite. Le plus souvent, on oscille entre la calcite et
le gypse.
Dans une variante du systme vaporitique, les minraux
cristallisent et croissent l'intrieur du sdiment. Il s'agit de
grandes plaines en bordure de mer qui s'tendent sur des centaines
de kilomtres carrs, mais dont la surface est peine quelques mtres
au-dessus du niveau marin. C'est ce qu'on appelle la sebkha.
Figure 2.10 : la sebkha
sol de ces grandes plaines est aliment principalement par l'eau
marine. L'vaporation qui se fait la surface de la plaine augmente
la salinit des eaux souterraines qui prcipitent alors les
minraux
Figure 2.7 : Grs
Figure 2.8 : Rognons de silex
Les Minervaux et les Roches
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Composes de chlorures ou de sulfate, les roches salines sont en
grande majorit des rsidus dvaporation
La prcipitation des minraux vaporitiques se fait, entre autres,
dans les grandes lagunes en bord de mer, lagunes qui se mesurent en
plusieurs dizaines ou centaines de kilomtres carrs, dans des rgions
o
Le gros de l'alimentation en eau de ces lagunes vient de la mer.
L'vaporation concentre la solution et les onne, il s'tablira
une
sorte d'quilibre entre l'alimentation de la lagune en eau marine
et l'vaporation, ce qui fait que la salinit de l'eau demeurera peu
prs constante. En fonction de cette salinit, c'est l'un ou l'autre
des minraux de
Dans une variante du systme vaporitique, les minraux
cristallisent et croissent l'intrieur du sdiment. centaines de
kilomtres carrs, mais
dessus du niveau marin. C'est ce qu'on appelle la sebkha.
sol de ces grandes plaines est aliment principalement par l'eau
marine. L'vaporation qui se fait la surface de la plaine augmente
la salinit des eaux souterraines qui prcipitent alors les
minraux
Grs
Rognons de silex
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Chapitre 2
HOUTI F.B
vaporitiques. Le plus souvent, le systme seminraux cristallisent
et croissent l'intrieur mme du sdiment. La sebkha ne se dveloppe
pas exclusivement en bordure de mer, mais partout o on peut
concentrer des eaux salines dans la nappe phratique et les vaporer.
Ainsi, certaines plaines dans le dsert o on a concentr
priodiquement des eaux salines provenant de l'rosion de formation
riches en sels minraux contiennent des minraux vaporitiques. Les
magnifiques roses des sablesElles se sont dveloppes l'intrieur des
sables d'une sebkha dsertique et sont composes de grains de sable
ciments par du gypse, de l les formes cristallines de ce
dernier.
a) : Gypse Le gypse (figure 2.12) est un sulfate de calcium
hydrat, tendre ray par longle, se dissout dans leau.
* en chauffant le gypse vers 100 250C on obtient le pltre
CaSO4, 2H2O CaSO4, H2O + 3/2 H
* il existe aussi les pltres spciaux* le gypse entre dans la
fabrication de certains
fongicides et insecticides.
b) : Sel gemme Le sel gemme est du chlorure de sodium (Na Cl),
soluble couleurs varies ; blanches, grises, rouges, jaunes ou
incolores. Il colore la flamme en jaune. Il rsulte dune vaporation
plus pousse que le gypse.Le sel est employ en cuisine et dans les
industriesoude (Na2 CO3).
iv- Roches carbonates
Principalement composes de : Carbonate de calcium (calcite)
CaCOCarbonate de magnsium (dolomite) Carbonate de fer (sidrose)
FeCO
a) : Calcaires Elles renferment au moins 50% de CaCO(la calcite
a la duret 3), elles sont rayables lacier et parfois longle
(craie)
Exemple : les analyses de la craie rvlent quelle est souvent trs
pure.calcaire fait presque uniquement de calcite, sous forme de
tests dorganismes marins microscopiques. Elle est blanche, tendre
et friable
CaCO3 98% SiO2, MgCO3 CaO + CO
Les Minervaux et les Roche
vaporitiques. Le plus souvent, le systme se stabilise au gypse,
avec parfois des cristaux de sel. Les minraux cristallisent et
croissent l'intrieur mme du sdiment. La sebkha ne se dveloppe pas
exclusivement en bordure de mer, mais partout o on peut concentrer
des eaux salines dans la nappe phratique et les vaporer. Ainsi,
certaines plaines dans le dsert o on a concentr priodiquement des
eaux salines provenant de l'rosion de formation riches en sels
minraux contiennent des minraux
roses des sables (voire figure 2.11) sont un exemple de ce
phnomne. Elles se sont dveloppes l'intrieur des sables d'une sebkha
dsertique et sont composes de grains de sable ciments par du gypse,
de l les formes cristallines de ce dernier.
Figure 2.11 : Roses des sables
est un sulfate de calcium hydrat, tendre ray par longle, se
dissout dans
* en chauffant le gypse vers 100 250C on
O + 3/2 H2O
pltres spciaux * le gypse entre dans la fabrication de
certains
Le sel gemme est du chlorure de sodium (Na Cl), soluble dans
leau, reconnaissable sa saveur, il offre des ; blanches, grises,
rouges, jaunes ou incolores. Il colore la flamme en jaune. Il
rsulte
dune vaporation plus pousse que le gypse. Le sel est employ en
cuisine et dans les industries alimentaires et chimiques, pour la
fabrication de la
CaCO3 Carbonate de magnsium (dolomite) MgCO3
FeCO3
Elles renferment au moins 50% de CaCO3 (calcite), font
effervescence froid avec les acides, sont tendres (la calcite a la
duret 3), elles sont rayables lacier et parfois longle (craie)
de la craie (figure 2.13) rvlent quelle est souvent trs pure.
Cest un calcaire fait presque uniquement de calcite, sous forme de
tests dorganismes marins microscopiques. Elle est blanche, tendre
et
CaO + CO2
Figure 2.13 : Falaise de craie
Figure 2.12 : Gypse
Les Minervaux et les Roches
Page 14
stabilise au gypse, avec parfois des cristaux de sel. Les
minraux cristallisent et croissent l'intrieur mme du sdiment. La
sebkha ne se dveloppe pas exclusivement en bordure de mer, mais
partout o on peut concentrer des eaux salines dans la nappe
phratique et les vaporer. Ainsi, certaines plaines dans le dsert o
on a concentr priodiquement des eaux salines provenant de l'rosion
de formation riches en sels minraux contiennent des minraux
sont un exemple de ce phnomne. Elles se sont dveloppes
l'intrieur des sables d'une sebkha dsertique et sont composes de
grains de
dans leau, reconnaissable sa saveur, il offre des ; blanches,
grises, rouges, jaunes ou incolores. Il colore la flamme en jaune.
Il rsulte
s alimentaires et chimiques, pour la fabrication de la
(calcite), font effervescence froid avec les acides, sont
tendres
Falaise de craie
Gypse
-
Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 15
Application pratique des calcaires Par calcination, les
calcaires fournissent la chaux
CaCO3 CaO + CO2 En portant du calcaire marneux plus de 1400 C,
on obtient le Ciment. Suivant le pourcentage dargile on obtient des
produits diffrents (voir tableau 2.4)
% Argile 0 5 12 20 25 40 % Calcaire 100 95 88 80 75 60
Roche Calcaire Calcaire Marneux Marne
Produit Obtenue
Chaux Grasse
Chaux Maigre
Chaux Hydraulique
Ciment a prise Lente
Ciment Ordinaire
Ciment a prise rapide
Tableau 2.4 : Produits obtenue par les roches calcaires et
argileuses.
v- Roches carbones
Se sont des roches formes essentiellement de carbone. Les
principales roches sont les charbons (tourbe, houilles, lignite et
anthracite) et les ptroles, on les appelle aussi les roches
combustibles. Les charbons (du latin carbona = charbon) dsigne des
roches sdimentaires stratifies, combustibles, de couleur sombre,
formes principalement de dbris vgtaux. On distingue plus prcisment
: la tourbe (65% de C), lgre, brune, forme dun amas de plantes
enrichies en carbone. le lignite (70-75% de C), brun noir et terne,
dbris ligneux bien reconnaissables, pouvoir
calorifique de l'ordre de 5000 kcal/kg. la houille ou charbon
(voir figure 2.17) (85% de C), noire, mate ou brillante, tachant
les doigts, bon
combustible, plus au moins friable. l'anthracite (voire figure
2.16) (92-95% de C), noir, brillant, ne tachant pas les doigts,
possde le
pouvoir calorifique le plus lev: plus de 8000 kcal/kg.
Les ptroles (du grec petrelaion = huile de pierre) : dsigne une
srie de produit de mlanges complexes composs dhydrocarbure avec une
faible quantit dazote, doxygne, de soufre et dhlium. La densit des
ptroles varie de 0,7 0,97.
vi- Roches argileuses
Les argiles sont des roches tendres (rayables longle), doues dun
grand pouvoir absorbant. Elles gonflent leau et deviennent
plastiques avant de perdre leur cohsion. Elles ne se dforment pas
la cuisson mais durcissent, changeant de couleur si elles
renferment des oxydes de fer.
* Les minraux argileux
Ce sont des minraux qui natteignent jamais de grande dimension.
Elles ont une forme caractristique en feuillet (voir figure 2.15)
dune largeur moyenne de 1 m et dpaisseur de lordre de 1/100 m.
Figure 2.15 : Feuillet dargile
Figure 2.14 : Les charbons
1 m
m
c) Charbon b) Anthracite a) Tourbe
-
Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 16
On peut les classer en :
Minraux argileux deux feuillets (Kaolinites et Hallaysites)
Minraux argileux trois feuillets (Montmorillonites et Illites)
Minraux argileux fibreux (Spiolites)
* Feuillet de base
On a deux types de minraux qui constituent les deux structures
de base desquelles sont construites toutes les argiles savoir :
La silice qui est ttradrique (SiO2) voir figure 2.16. Lpaisseur
est de 4
Hydroxyde daluminium ou Hydroxyde de Magnsium qui sont
Octadrique, voir figure2.17. Lpaisseur est de 3
* Principales familles dargiles
- KAOLINITE (figure 2.18): cest largile la plus stable dont le
feuillet comporte 2 couches, une de Silice lautre dAlumine, la
liaison se fait par lintermdiaire des atomes doxygnes.
- HALLAYSITE figure 2.19: ce nest quune KAOLINITE hydrate (il
existe deux tats dhydratation dans la nature 2H2O et 4H2O.
- MONTMORILLONITE (figure 2.20) : le feuillet lmentaire de cette
famille rsulte dun assemblage dun octadrique intercal entre deux
feuillets ttradrique. La liaison entre les feuillets de base est
trs faible de telle sorte que des molcules deau peuvent sy
intercaler, il peut y avoir jusqu 6 molcules deau. Ainsi les sols
dont la teneur en MONTMORILLONITE est releve sont susceptibles de
gonflement et de retrait important suivant la variation de la
teneur en eau.
- ILLITE (figure 2.21: lillite a une structure analogue celle de
la MONTMORILLONITE mais des ions de potassium sont intercals entre
les feuillets ttradriques grce ces ions, les liaisons sont
relativement plus fortes et les molcules deaux ne peuvent sy
intercaler.
- CHLORITE (figure 2.2) : le feuillet de chlorite est constitu
de deux feuillets de MONTMORILLONITE relie entre eux par une couche
dhydroxyde de magnsium.
* Importance des argiles Toutes les argiles font pte avec leau,
donc on les utilise dans la fabrication des briques tuiles et
cramiques surtout les argiles KAOLINITE.
Figure 2.16 : Feuiller de Silice Symbole
Figure 2.17 : Hydroxydes daluminium et de magnsium
Symbole
Figure 2.18 : Kaolinite
Figure 2.19 : Hallaysite
Figure 2.20 : Montmorillonite
Figure 2.21 : Illite
Figure 2.22 : Chlorite
Si 4
3 Al Mg
Liaison forte
Liaison assez forte
Si
Al
Si
Al
2 Molcules deau
Si
Al
Si
Al
4 Molcules deau
Si
Al
Si
Al
Si
Al
Si
Liaison forte Liaison trs faible
Si
Al
Si
Si
Al
Si
Si
Al
Si
K+ Liaison assez forte
Si
Al
Si
Mg
Si
Al
Si
Si
Al
Si
Si
Al
-
Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 17
2.4) Les roches mtamorphiques
a) Introduction Les roches mtamorphiques sont issues de la
transformation de roches ignes ou sdimentaires sous l'effet de
temprature et/ou de pressions leves. Deux grands types de
mtamorphisme produisent la majorit des roches mtamorphiques : le
mtamorphisme de contact et le mtamorphisme rgional. Un troisime
type est plus restreint : le mtamorphisme de choc.
Roche A diffrente Roche B
T1 T2 P1 P2
b) Facteurs de mtamorphisme
i- Augmentation de la temprature
Au cours dun enfoncement sous de nouvelles couches de sdiment,
les roches sont soumises des tempratures de plus en plus leves
cause du gradient gothermique.
Lorsque le magma trs chaud est introduit dans une squence de
roches froides, il y a transfert de chaleur et cuisson de la roche
encaissante aux bordures.
La tectonique est aussi un facteur de llvation de
temprature.
Figure 2. 23 : Influence du poids des couches
Faille
Figure 2.25 : Influence de la tectonique
Figure 2.24 : Influence du magma
-
Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 18
ii- Augmentation de la pression
La pression (voire figure 2.23) saccrot en profondeur en mme
temps que la temprature, les pressions quelles subissent slvent
progressivement.
iii- Le temps
Se fait en temps assez long. Exemple : la craie comprime 600
atmosphres pendant quelques instants ne subit pas de transformation
notable, mais elle se transforme en calcaire cohrent si on la
maintient sous pression pendant 17 ans.
c) Les types de mtamorphisme
i- Le mtamorphisme de contact.
Le mtamorphisme de contact est celui qui se produit dans la
roche encaissante au contact d'intrusifs. Lorsque le magma encore
trs chaud est introduit dans une squence de roches froides, il y a
transfert de chaleur (voire figure 2.24) et cuisson de la roche
encaissante aux bordures.
ii- Le mtamorphisme rgional et la foliation mtamorphique.
Le mtamorphisme rgional est celui qui affecte de grandes rgions.
Il est la fois contrl par des augmentations importantes de pression
et de temprature. C'est le mtamorphisme des racines de chanes de
montagnes (Relie la gense de grande chane de montagnes (700C
800C)).
iii- Le mtamorphisme de choc.
Le mtamorphisme de choc est celui produit par la chute d'une
mtorite la surface de la plante. Le choc engendre des tempratures
et des pressions normment leves qui transforment les minraux de la
roche choques, des tempratures et des pressions qui sont bien
au-del de celles atteintes dans le mtamorphisme rgional.
d) Srie des roches mtamorphiques.
Le gros des roches mtamorphiques (en volume) provient du
mtamorphisme rgional. Il est rare que l'on puisse dterminer si une
roche mtamorphique vient de la transformation de telle ou telle
roche (roche d'origine) telle ou telle pression et temprature
(trajet en P, T de la roche, c'est--dire son histoire
mtamorphique). Le tableau qui suit prsente les roches mtamorphiques
les plus courantes en fonction du degr de mtamorphisme.
Tableaux 2.5 : Principales roches mtamorphiques Quelques roches
mtamorphiques. Quelques minraux du
mtamorphisme Schiste toute roche mtamorphique prsentant une
schistosit
c'est--dire des plans de dbitage donnant un aspect feuillet la
roche (granite)
minraux argileux: sricite, chlorite, biotite
autres minraux marqueurs: grenat, staurotide...
silicates d'alumine de formule : (SiAl2O5):
sillimanite, andalousite, disthne
micaschiste roche mtamorphique prsentant une schistosit et une
foliation (schistosit minralogique correspondant des accumulations
de minraux le longs de plans). Riche en lamelles de micas
(brillantes) visibles l'il nu.
gneiss roche mtamorphique foliation trs nette caractrise par des
alternances de lits de teinte sombre (riches en minraux
ferromagnsiens) et de lits clairs (quartz et feldspaths).
marbre roche mtamorphique calcaire grains fins prsentant ou non
des veines colores correspondant diffrents minraux argileux.
Proviennent de calcaires ou dolomies.
amphibolite pyroxnite
roches mtamorphiques sombres o dominent les amphiboles ou les
pyroxnes. Elles peuvent provenir d'argiles sdimentaires, de
basaltes ou encore de gabbros.
-
Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 19
2.4) Les roches magmatiques
a) Introduction Les roches ruptives rsultent de la
cristallisation du liquide ou magma (bain silicat), ce magma arrive
directement la surface ltat liquide et on appelle a volcan. Quand
le magma sarrte en profondeur, il se cristallise (on parle de
roches cristallines) et on lappelle dans ce cas pluton. Les roches
volcaniques cristallisent plus rapidement que les roches
plutoniques et possdent souvent de cristaux de moins grande taille.
Certaines roches volcaniques solidifies trop vite n'ont pas
cristallis et donnent des verres (roches vitreuses).
b) Processus magmatique
Le volcanisme est un phnomne qui est le responsable de la
majeure partie des ouvertures des ocans.
Appareils Volcaniques Nous avons diffrents types dappareils
volcaniques.
Figure 2.26 : Appareils volcaniques
1- Sill : cest un corps horizontal 2- Dyke : cest un corps
lgrement vertical 3- Neck : ouvertures 4- Batholite : cest un corps
de grande taille dont on ne connat pas la base 5- Laccolite : cest
un corps qui est emprisonn entre des roches encaissantes et on
connat la base. c) Processus fondamentale de la naissance des
roches magmatiques en gnral
i- Naissance du magma (bain silicat)
Augmentation de la temprature : la fusion des matriaux
Diminution de la pression : elle est trs souvent lie la temprature
de fusion
Les magmas montent, du fait de leur densit, plus faible que les
roches avoisinantes, ce qui est li notamment leur temprature. Plus
ils montent plus ils se refroidissent, ce qui augmente leur
viscosit, mais plus leur pression diminue, ce qui diminue leur
viscosit. La fusion des roches est due principalement une
dcompression.
ii- Transfert du magma
La force essentielle qui provoque la monte du magma, cest la
gravit et aussi la densit. Si les liquides se forment par fusion
partielle, ils vont se trouver plus lger que les roches
avoisinantes. Pour arriver en surface le magma progresse la faveur
de fractures plus ou moins importantes. Cest le gaz qui est le
moteur principal de l'ascension du magma.
-
Chapitre 2 Les Minervaux et les Roches
HOUTI F.B Page 20
Le caractre plus ou moins explosif d'une ruption (arrive la
surface des produits magmatiques) dpend de la viscosit du magma (de
sa composante liquide, solide et gazeuse), de la fracturation de la
roche, de la prsence d'eau dans le rseau de fractures (l'eau
augmente toujours le caractre explosif de l'ruption), ou encore de
la prsence d'un bouchon de lave solidifie dans la partie suprieure
du conduit principal tmoin des ruptions antrieures.
iii- Vitesse du magma
Il ya la monte rapide Volcan Il ya aussi la monte lente
Pluton
La vitesse de monte du magma est un paramtre important et au
cours de sa monte le magma peu subir une modification de sa
composition chimique.
d) Principale roches ruptives
Tableau 2.6 : Principales roches magmatiques
Roches Plutoniques et Roches Volcaniques
Avec du quartz (SiO2) Sans quartz
Roches minraux clairs abondants
Feldspaths alcalins (K) et Plagioclases sodiques (Na)
Granodiorite
Rhyo-dacite
Synite
Trachyte Granite
Rhyolite
Diorite
Andsite Plagioclases calciques (Ca) Gabbro quartzique
Basalte tholitique
Gabbro
Basalte Roches minraux sombres dominants Amphibolites,
Pyroxnolites, Pridotites
Proprits et usages : le granite est une roche de densit comprise
entre 2,6 et 2,7 employe dans de nombreux domaine.
Sa rsistance lcrasement est de 1500 Kg/cm en moyenne, comme tous
agrgats, sa rsistance la traction est faible (30 Kg/cm).
Le granite est universellement utilis en voirie : pavs, bordures
de trottoirs, dalle, ballast etc. Lusure diffrentielle des
diffrents minraux, lui confre une rugosit qui diminue le danger de
drapage.