Chapitre 2. Les grands types de roches, leurs constituants et les produits d altération. Introduction! Pédologie
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- Robert Paquette
- il y a 6 ans
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1 Pédologie Initiation à la reconnaissance des roches et des grands types de sols Anne Poszwa Chapitre 2 Les grands types de roches, leurs constituants et les produits d altération Enseignements UE Pédologie, L2 - L3 Géographie Janvier-mars 2014! 1!1! Introduction! Le cycle géologique! Les grands types de roches! Minéraux, fossiles, éléments d autres roches! Non traitées en cours! Minéraux! «"primaires"»!! Nécessité de connaître les principaux minéraux des roches! 4!
2 I. Les roches magmatiques 1. Les minéraux des roches magmatiques! Roches endogènes ou ignées! - Fusion partielle de matériaux solides + cristaux, + gaz, + eau! - Cristallisation d un magma, liquide silicaté très chaud!! Silicates! Assemblage tétraèdres (Si) et octaèdres (Al)! Oc Te O Al Si différenciation dans le manteau ou dans la croûte! * Isolés,! Péridots (Fe,Mg)2 SiO4 grenats (R2+)3 (R3+)2 (SiO4)3 Compositions chimiques très variées! ex : olivine! Zircons Zr SiO4! - Inosilicates ou silicates à tétraèdres en chaîne ou en ruban - Phyllosilicates ou silicates à tétraèdres en feuillet! pyroxène amphibole prisme prisme chaîne simple chaîne double ou ruban Fe - Mg Fe - Mg anhydre hydratée 2 clivages à 90 2 clivages à 124 = micas!
![[(Si3AlO10)(OH)2]7-2(Al3+) (K+)](/docs-images/65/54135637/images/3-1.jpg "quartz (silice cristallisée):!")
3 - Tectosilicates ou silicates à tétraèdres en 3D muscovite [(Si3AlO10)(OH)2]7-2(Al3+) (K+) quartz (silice cristallisée):! SiO2 (Silice) biotite [(Si3AlO10)(OH)2]7-3(Mg2+,Fe2+) (K+) Feldspaths! Pour résumer les silicates.! 2. Roches volcaniques ou plutoniques?! selon leur mode de mise en place! Refroidissement rapide! Refroidissement lent! Les cristaux n ont pas le temps de se former! Roche vitreuse (hyaline)! La roche est formée en TOTALITÉ de cristaux! Roches cristalline! Roche volcanique (effusive)! Roches plutonique (intrusive)! 11!
4 - Roche volcanique (effusive)! Roches plutoniques ou volcanique? Mise en place à l état liquide ou pâteux! En SURFACE, à l air libre ou dans l eau! Riche en petits cristaux dans un VERRE ± abondant!"#$%&' GRANITE DE GRURY. (Valence),! Ex : rhyolite!! structure microlithique!! correspond au granite (quartz, mica et feldspath dans une pâte rougeâtre).! Grands phénocristaux de feldspath potassique (FK)(microcline-orthose) cristaux de quartz grisâtre, de cristaux de feldspath potassique et plagioclase et de biotite noire.! 3. Comment les reconnaître?! STRUCTURE! TEXTURE! AGENCEMENT, ARRANGEMENT! à l échelle de l affleurement ou de l échantillon! TAILLE, MORPHOLOGIE! Relation spatiale entre les minéraux des roches"! ANALYSE des roches! NATURE et PROPORTION des minéraux constitutifs des roches! => reflet de la composition chimique des magmas! Roche volcanique Basalte (bordure du lac Assal). Echantillon 7cm scanné. Des cristaux de plagioclase sont noyés dans une pâte sombre plus ou moins bulleuse! Ex : % quartz, % feldspaths. Jusqu à 100%! Classification des roches!
5 Minéral AUTOMORPHE! Forme géométrique selon le système cristallin! Cristallisation PRÉCOCE! Minéral XÉNOMORPHE! Morphologie quelconque! Cristallisation TARDIVE! " minéraux selon les conditions de pression et température! Palgioclases calco-sodiques! Assemblage de minéraux! Cristallisation fractionnée! Suite ferro-magnésienne! Si, Al, Mg, Fe! Cristaux de fluorine automorphe parfaitement cubiques.! Quartz (craquelé, blanc - gris) de la lame mince de granite! Pour résumer II. Les roches sédimentaires Roches exogènes formées à la surface de la terre Si! Proviennent du démantèlement d autres roches.! 5% du volume des roches terrestres, 75% de la surface de la Terre.!
6 1. Des éléments transformés, triés, usés! - Les grands types de roches sédimentaires! - Cycle d une roche sédimentaire! Roche-mère! Matière organique! ALTÉRATION! Modification des propriétés physico-chimiques des minéraux! Exposition! ÉROSION TRANSPORT! partie des terrains enlevée / modification des reliefs! Roche résiduelle! Débris! Altération! et érosion! transport! Solution! ionique! Roche combustible! DIAGENÈSE! transformation d un dépôt sédimentaire en roche sédimentaire! Enfouissement! SÉDIMENTATION! Processus conduisant à la formation de sédiments! 21! Dépôt! Roche détritique! Précipitation! Roche chimique! Intervention des! êtres vivants! Roche biochimique! 22! - Les minéraux dans les roches sédimentaires! 2. Roches détritiques! résistance à l altération variable! Série de Bowen :! - résistant! Olivine! Pyroxènes! Amphiboles! «"Un minéral est stable dans ses conditions de formation"»! Ca! Garrels & Mackenzie, 1971! Modifications minéralogiques moyennes lors de l altération d une roche magmatique en roche sédimentaire (% massique)! + résistant! Biotite! Fk! Muscovite! Na! Quartz! Plagioclases!! Minéraux résistants «"hérités"»!! Minéraux secondaires! 23
7 Grès! Composés en majorité de grains de quartz (de taille entre 63" et 2 mm) cimentés.! Argilites! Roche composée de grains très fins - Argiles < 2 µm! => Souvent issues de processus d altération dans les sols! 25! 26! 3. Roches chimiques et biochimiques! - Calcite : minéral «"secondaire"»! Minéral abondant sur terre.! - Roches carbonatées! - Chimiques! Tuffs, travertins, stalactites, stalagmites! 27! Effervescence à HCL dilué!
8 - biochimiques! Accumulation de coquilles, squelettes, tests => bioclastes!! exemple : calcaire à Lumachelle! - construites! Des organismes forment la roche en position de vie! Coraux (coelentérés)! Bioherme au sein de calcaires oolithiques dans le Bajocien de Nancy! Stromatolites (algues)! Rudistes (bivalves)! Lumachelle à Glauconia et débris de coquilles de Lamellibranches et Gastéropodes lagunaires et d'eau douce du Campanien - Roches salines! => Cristallisation par concentration des ions dans les eaux! Climat chaud et sec : forte évaporation! - Gypse Du latin «"gypsum"» :! Utilisé pour faire du plâtre.! En milieu continental (lacs salés) ou marin (côtes)! Halite (NaCl)!!Alimentation! Sylvine (KCl)!! engrais, industrie chimique! Gypse (CaSO4, 2H2O)!!plâtre! Anhydrite (CaSO4)!!ciment! Formule chimique : Ca SO 4 2H 2 O! Classe : Sulfates! Système : Monoclinique! Densité : 2.32! Dureté : 2! Cassure : esquilleuse! Clivage : oui.! Macle : en fer de lance! Couleur : blanc, gris, jaune! Eclat : subvitreux à nacré! Morphologie : saccharoïde, fibreux, aciculaire! 32!
9 Synthèse distinction roches magmatiques, sédimentaires et métamorphiques Composition minéralogique (en %) de quelques grands types de roches! Marnes : carbonates 40 %, argiles 40 %, ferromagnésiens! 34! Les roches métamorphiques, des roches transformées! III. Altération et transformation des minéraux 1. Altération des roches carbonatées! * Dissolution des carbonates et du gypse! Décomposition d un minéral en ces ions constitutifs! CaCO 3 + CO 2 + H 2 O <=> Ca HCO 3 -! 35! 36!
10 Si carbonate pur! il ne reste pas de phase insoluble! Si carbonate avec phase détritique fine! Lapiaz ou lapiez (Pyrénées)! Avec cannelures et crêtes (cm à m)! karst! Le sol rouge est le résultat de la dissolution d un calcaire dolomitique! (hauteur coupe 150 cm)! Terra Rossa (sol fersialitique)! => poches karstiques sur calcaire dolomitique (Photo A. Ruellan)! 2. Altération d un granite! * Hydrolyse! Dans les profils d altération, enrichissement! = argiles! 39! La roche (1) est formée de quartz (1Q gris), de feldspath (1F blanc) et de biotite (1B noir). Sous l'effet de l'altération une auréole brune d'oxyde de fer se forme autour des cristaux de biotite, on parle de granite pourri (2). La biotite altérée est à l'origine des particules d'argile (3A) et les feldspaths sont aussi peu à peu altérés. Seul le quartz résiste assez bien à l'altération (3). On obtient alors un sable de plus en plus fin : l'arène granitique (3).! 40!
11 3. Minéraux secondaires formés dans les sols!! argiles Te-Oc (1/1)! - Les argiles! Silicates d aluminium ± hydratés, en feuillets (phyllites)! Kaolinite! Pas de substitution! => feuillet neutre! Épaisseur constante des feuillets accolés (7 Å)! Abondante dans les sols à altération poussée! Argiles distinguées selon le nombre de couches dans la structure des feuillets! 44!
12 ! argiles Te-Oc-Te (2/1) Substitution Tétraédrique Substitutions tétraédrique Substitutions octaédrique! argiles Te-Oc-Te / Oc (2/1/1) Trioctaédrique (Mg 3/3 Oc) Épaisseur constante des feuillets, Charges nulles Mg (OH)6 brucite! Des argiles, minéraux très fins (<2#m) et réactifs! - Les oxy-hydroxydes de fer! Kaolinite! Charges en surface (ex. feuillet octaèdres)! Illite! 47!
13 Formes cristallines! 49
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