Les minéraux et les roches pour tous. Par Simon Auclair, géologue
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- Anne-Marie Paris
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1 Les minéraux et les roches pour tous Par Simon Auclair, géologue Journée de formation des enseignants Le vendredi 20 septembre 2013
2 La géologie Définition Plan de la présentation Métier de géologue Les minéraux Définition Caractéristiques des minéraux Dureté, composition chimique et structure cristalline Les roches Définition Classification des roches Cycle des roches
3 Définition de la géologie La géologie correspond aux sciences de la Terre. C est l étude et l identification des roches et des minéraux, et beaucoup plus! Les travaux en géologie couvrent plusieurs domaines: la chimie, la physique, l hydrologie, l environnement, la paléontologie, etc. Les travaux s effectuent sur le terrain et en laboratoire. L exploration représente le travail fait sur le terrain.
4 Géologue: un métier unique!
5 L intérieur de la Terre Croûte Noyau Manteau Source: Université Laval
6 Les minéraux
7 Qu est est-ce qu un un minéral? Un minéral est une substance inorganique solide qui se présente sous forme de cristal ou solide cristallin. Cristaux de quartz Cristaux de pyrite Cristaux d amazonite d
8 Aperçu u général g Il existe plus de 4000 variétés de minéraux dans la nature, dont une douzaine sont les plus abondants (ex: quartz). La grande majorité des minéraux qui constituent la croûte terrestre sont constitués de huit (8) éléments chimiques : Oxygène (O) : 46.5% Silicium (Si) : 28% Aluminium (Al) : 8% Fer (Fe) : 5% Calcium (Ca) : 3.5% Sodium (Na) : 3% Potassium (K) : 2.5% Magnesium (Mg) : 2%
9 SiO2 Le quartz : un minéral!
10 KAlSi3O8 Le feldspath : un minéral!
11 K(Mg,Fe)3AlSiO10(F,OH)2 La biotite : un minéral!
12 CaCO3 La calcite : un minéral!
13 NaCl La halite : un minéral!
14 La halite : un minéral! Du sel! NaCl
15 FeS2 La pyrite : un minéral!
16 Fe3O4 La magnétite : un minéral!
17 La goethite : un minéral! FeO(OH)
18 La labradorite : un minéral! (Na,Ca)(Si,Al)4O8
19 La grenat : un minéral! (Ca, Mg ou Fe)3(Al, Fe ou Cr)2(SiO4)3
20 C Le diamant : un minéral!
21 Au L or : un minéral!
22 CaSO4 2(H2O) Le gypse : un minéral!
23 Caractéristiques ristiques des minéraux Un minéral est caractérisé par ses propriétés physiques et chimiques Propriétés physiques des minéraux: Dureté (résistance à la rayure) Composition (éléments chimiques) Structure cristalline (forme des cristaux) Couleur du minéral Trace ou trait (couleur de la poudre du minéral Éclat (réflexion de la lumière : métallique, vitreux, nacré, mat,...) Transparence (propriété du minéral à laisser passer la lumière) Clivage (plans de faiblesse déterminés) Cassure (surfaces irrégulières) Densité (rapport entre le poids du minéral et son volume d eau) Effervescence (réaction à l acide) Ténacité (résistance au choc: minéraux fragiles et friables)
24 Dureté des minéraux La dureté d un minéral est déterminée par sa résistance à se faire rayer. Échelle relative de dureté des minéraux (Échelle de Mohs) Dureté Minéraux On part du minéral le moins dur (talc) au minéral le plus dur (diamant) 1 Talc 2 Gypse 3 Calcite 4 Fluorite 5 Apatite 6 Orthose 7 Quartz 8 Topaze 9 Corindon 10 Diamant Rayés par l ongle (minéraux très tendres) Rayés par une pièce de monnaie de 1 cent (minéraux assez tendres) Rayés par une pointe de canif (minéraux assez durs) Rayent le verre (minéraux très durs)
25 Composition chimique Un minéral est défini par sa composition chimique. Les minéraux peuvent être composés d'un seul élément chimique : Exemple: Minéraux composés de carbone (C) Graphite Diamant
26 Composition chimique Les minéraux peuvent être composés de plusieurs éléments chimiques Exemples : - Amazonite (KAlSi 3 O 8 ) - Chalcopyrite (CuFeS 2 ) Amazonite Chalcopyrite
27 Structure cristalline Un cristal (solide cristallin) est constitué par la répétition à des intervalles réguliers dans les trois (3) dimensions de l'espace d'un motif d atomes ou de molécules. Cristal de pyrite Structure cristalline de la pyrite Cette répétition à espacement régulier de la structure d'un cristal est représentée par un ensemble de points régulièrement disposés appelée réseau cristallin. Lorsque les cristaux ont des formes géométriques bien définies, on dit qu ils sont automorphes.
28 Structure cristalline Dans d autres cas, les minéraux ne présentent aucune forme cristalline : ils sont dits amorphes. Exemples : Cristaux amorphes de quartz Quartz amorphe dans une obsidienne Quartz amorphe dans une opale
29 Les roches
30 Définition de roche Une roche est un matériau solide en général formé d un assemblage de minéraux. Les roches sont constituées de minéraux, et les minéraux sont constitués d'éléments chimiques. Une roche peut être constituée d une ou de plusieurs espèces minérales. CC= Calcite Granite (FK( FK+QZ+BO) Marbre (CC)
31 Classification des roches 3 types de roches 1. Sédimentaires 2. Magmatiques (ignées) 3. Métamorphiques
32 La roche est comme le biscuit Minéraux Roches
33 Une roche sous le microscope
34 Les roches magmatiques (ignées) Les roches magmatiques, ou roches ignées, comprennent les roches intrusives (exemple: granite) et les roches extrusives (exemple: basalte). Exemple: Volcan Kilauea, Hawaii Source: University of Hawaii Mont Ngauruhoe, Nouvelle-Zélande
35 Les roches magmatiques (ignées) Roches intrusives (plutoniques): Magma refroidit lentement dans la croûte terrestre Roches grossièrement grenues Roches extrusives (volcaniques): Granite Magma refroidit rapidement hors de la croûte terrestre Roches finement grenues Basalte
36 Les roches sédimentaires Les roches sédimentaires proviennent de l'accumulation de sédiments (argile, sable, gravier) qui se déposent en couches dans un bassin, à la surface de l écorce terrestre. Exemple: Grand Canyon, États-Unis Exemples : Conglomérat, grès Source: Gérard Thérin Université de Liège Conglomérat Grès Ile Devon, Nunavut
37 Les roches sédimentaires Les roches sédimentaires résultent de la compaction et de la cimentation d argiles, de sables, de graviers ou de fossiles selon la diagenèse (processus physiques, chimiques et biologiques). On classe les roches sédimentaires selon leur mode de déposition, leur composition et leur granulométrie. Source: Planète Terre, Université Laval
38 Les roches métamorphiques Une roche métamorphique est formée par la recristallisation, et généralement la déformation, de roches sédimentaires ou de roches magmatiques sous l effet de la température et de la pression à des profondeurs de plusieurs kilomètres. Exemples : gneiss, paragneiss, marbre, ardoise Exemple: racines d une chaîne de montagnes (orogène) Source: Planète Terre, Université Laval Source: Ben Gadd (Corax Press, 2009)
39 Le cycle des roches Le type de roche est relié à son environnement de formation
40 Des basaltes columnaires
41 Des brèches intrusives
42 Merci!
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La constante d autoprotolyse de l eau, K W, est égale au produit de K a par K b pour un couple acide/base donné : En passant en échelle logarithmique, on voit donc que la somme du pk a et du pk b d un