Karamö, le prof virtuelLeçon 4 sur 19
Les roches
Je sais classer une roche dans l'une des trois grandes familles (magmatique, sédimentaire, métamorphique) selon son origine, et expliquer comment les roches se transforment les unes en les autres.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir une roche et distinguer roches meubles et roches consolidées
- Décrire l'origine des trois grandes familles de roches et leurs sous-groupes
- Utiliser des critères d'observation pour rattacher une roche à sa famille
- Expliquer le cycle des roches
Avant de commencer : La leçon « Éléments de pétrographie générale » (minéral, cristal, roche, principaux minéraux).
1Je découvre
Sur le chantier d'une école à Mamou, trois camions déchargent trois matériaux différents. Le premier apporte des blocs gris clair, très durs, piquetés de grains noirs et blancs : du granite de carrière. Le deuxième déverse du sable de rivière, meuble et jaune. Le troisième apporte des plaques grises qui se débitent en feuillets : du schiste pour décorer le mur d'entrée.
Le maçon, Lansana, dit à son apprenti : « Tout ça, ce sont des pierres. » Mais Aïssatou, élève de 11e SE qui passe par là, n'est pas d'accord : « Ce sont toutes des roches, oui, mais elles ne sont pas nées de la même façon. Le granite vient d'un magma refroidi, le sable a été transporté par l'eau, et le schiste a été transformé par la chaleur et la pression. »
L'apprenti ne comprend pas : comment une pierre peut-elle « naître » ?
Comment les roches se forment-elles, comment les classer en grandes familles et comment passent-elles d'une famille à l'autre ?
2Je comprends
1. Qu'est-ce qu'une roche ?
Pour le géologue, une roche est tout matériau naturel constituant l'écorce terrestre, formé d'un assemblage de minéraux (ou parfois de matière organique ou de verre). Cette définition est plus large que le langage courant :
- les roches consolidées (ou cohérentes) sont dures : granite, grès, schiste, basalte ;
- les roches meubles sont formées de grains non soudés : sable, gravier, argile sèche ;
- certaines roches sont même liquides (le pétrole) ou gazeuses (le gaz naturel), car ce sont des matériaux naturels du sous-sol.
Le sable du deuxième camion est donc bien une roche, une roche meuble.
2. Le critère de classification : l'origine
Il existe des centaines de roches différentes. Pour les classer, on utilise leur origine, c'est-à-dire la façon dont elles se sont formées. On distingue trois grandes familles.
Les roches magmatiques (ou éruptives) proviennent du refroidissement et de la solidification d'un magma, roche fondue venue des profondeurs.
- Si le magma refroidit lentement en profondeur, tous les minéraux ont le temps de cristalliser : on obtient une roche plutonique à grains bien visibles (granite, gabbro, diorite).
- Si le magma arrive en surface (volcan) et refroidit vite, peu de minéraux cristallisent : on obtient une roche volcanique à grains très fins ou vitreuse (basalte, rhyolite, obsidienne).
Les roches sédimentaires se forment à la surface de la Terre, à partir de débris ou de substances déposés en couches (les strates), puis durcis. On distingue :
- les roches détritiques, formées de débris d'autres roches (sable, grès, argile, conglomérat) ;
- les roches d'origine chimique ou biochimique, formées par précipitation de substances dissoutes ou par l'accumulation de coquilles et squelettes (calcaire, sel gemme) ;
- les roches organiques, formées de débris d'êtres vivants transformés (charbon, pétrole) ;
- les roches résiduelles, restes d'une altération intense sur place (latérite, bauxite), très importantes en Guinée.
Les roches métamorphiques proviennent de la transformation à l'état solide d'une roche préexistante sous l'effet d'une augmentation de température et/ou de pression, sans fusion. Exemples : schiste, micaschiste, gneiss, quartzite, marbre.
- Refroidissement d'un magma en profondeur
- Refroidissement d'un magma en surface
- Dépôt de débris en surface
- Précipitation ou êtres vivants
- Altération intense sur place
- Transformation par chaleur et pression
- Magmatique plutonique : granite, gabbro
- Magmatique volcanique : basalte, rhyolite
- Sédimentaire détritique : sable, grès, argile
- Sédimentaire chimique ou organique : calcaire, charbon
- Sédimentaire résiduelle : latérite, bauxite
- Métamorphique : schiste, gneiss, quartzite
3. Reconnaître la famille d'une roche par l'observation
Chaque mode de formation laisse des indices visibles dans la roche.
| Critère observé | Roche magmatique | Roche sédimentaire | Roche métamorphique |
|---|---|---|---|
| Disposition | massive, sans couches | en couches (strates) | en feuillets ou en bandes orientées |
| Aspect des grains | cristaux engrenés (plutonique) ou pâte fine (volcanique) | grains arrondis ou cimentés, ou pâte fine | cristaux aplatis et alignés |
| Fossiles | jamais | fréquents | rares, déformés |
| Porosité | faible | souvent forte | faible |
| Réaction à l'acide | non | oui pour les calcaires | oui pour le marbre |
Méthode
Pour rattacher une roche à sa famille :
- J'observe la disposition : couches ? feuillets ? masse homogène ?
- J'examine les grains à la loupe : cristaux engrenés, grains arrondis cimentés, minéraux alignés ?
- Je cherche des fossiles et je teste l'acide.
- J'utilise le contexte de terrain : près d'un volcan, dans une vallée, dans une zone plissée ?
- Je conclus en citant au moins deux indices.
Exemple
Une roche prélevée dans une falaise du Fouta-Djallon est disposée en couches presque horizontales. À la loupe, elle est formée de grains de quartz arrondis soudés entre eux. Elle ne réagit pas à l'acide. À quelle famille appartient-elle ?
Indice 1 : disposition en couches, qui évoque un dépôt successif de sédiments.
Indice 2 : grains arrondis cimentés, signe d'un transport (par l'eau ou le vent) puis d'une consolidation.
Conclusion : c'est une roche sédimentaire détritique, un grès. L'absence d'effervescence montre que son ciment n'est pas calcaire.
Exemple
Une roche de Guinée forestière montre des bandes claires (quartz, feldspath) et des bandes sombres (biotite) alternées, avec des minéraux aplatis et alignés. Elle n'a pas de fossiles. Famille ?
La roche n'est pas en couches de dépôt mais en bandes minérales orientées : ce litage est dû à une recristallisation sous pression.
Les minéraux sont aplatis et alignés : signe d'une déformation à l'état solide.
Conclusion : roche métamorphique, un gneiss.
4. Le cycle des roches
Les roches ne sont pas éternelles. Au cours des temps géologiques, elles se transforment les unes en les autres : c'est le cycle des roches.
- Une roche magmatique (granite) arrive en surface par l'érosion. Elle est altérée et érodée par la pluie, le soleil, les racines ; ses débris sont transportés par les cours d'eau puis déposés : ce sont des sédiments.
- Les sédiments s'accumulent, s'enfouissent et durcissent : c'est la diagenèse, qui donne une roche sédimentaire.
- Enfouie plus profondément, ou prise dans la formation d'une chaîne de montagnes, cette roche subit une température et une pression plus fortes : elle devient métamorphique.
- Si la température devient suffisante, la roche fond partiellement : il se forme un magma, qui en refroidissant donnera une nouvelle roche magmatique.
Le cycle n'est pas obligatoire dans cet ordre : une roche métamorphique peut remonter en surface et être érodée, une roche magmatique peut être directement métamorphisée.
Ce cycle est animé par deux « moteurs » : l'énergie interne de la Terre (chaleur, mouvements de la croûte), responsable du magmatisme et du métamorphisme, et l'énergie solaire, qui fait tourner le cycle de l'eau responsable de l'érosion et du transport.
5. Les roches en Guinée
Le sous-sol guinéen montre les trois familles :
- magmatiques : granites de Guinée forestière et de Haute-Guinée, dolérites qui forment des corps durs dans les grès du Fouta-Djallon, syénites des îles de Loos, roches ultrabasiques de la presqu'île du Kaloum ;
- sédimentaires : grès du Fouta-Djallon, alluvions sableuses des vallées du Niger et du Milo, et surtout des roches résiduelles (latérites, cuirasses, bauxite) très répandues ;
- métamorphiques : gneiss, micaschistes et quartzites de Guinée forestière et de Haute-Guinée, dont les quartzites ferrugineux des monts Nimba et du Simandou.
3Je retiens
Je retiens
Une roche est un matériau naturel de l'écorce terrestre ; elle peut être consolidée (granite), meuble (sable), liquide (pétrole) ou gazeuse.
On classe les roches selon leur origine en trois familles.
Magmatiques : refroidissement d'un magma, plutoniques (lent, en profondeur, grains visibles) ou volcaniques (rapide, en surface, grains fins).
Sédimentaires : formées en surface par dépôt en couches (détritiques, chimiques ou biochimiques, organiques, résiduelles comme la bauxite).
Métamorphiques : transformation à l'état solide sous l'effet de la température et de la pression (schiste, gneiss, quartzite, marbre).
Cycle des roches : altération, érosion, transport, dépôt, diagenèse, métamorphisme, fusion, refroidissement.
4Erreurs fréquentes
- Croire que le sable ou l'argile ne sont pas des roches : pour le géologue, ce sont des roches meubles.
- Dire que le métamorphisme fait fondre la roche : il la transforme à l'état solide ; s'il y a fusion, on passe au magmatisme.
- Confondre les couches d'une roche sédimentaire et les feuillets d'une roche métamorphique : les couches viennent du dépôt, les feuillets de la pression.
- Penser que le cycle des roches suit toujours le même ordre : il existe de nombreux « raccourcis ».
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis roche magmatique, roche sédimentaire et roche métamorphique.
b) Quelle différence y a-t-il entre une roche plutonique et une roche volcanique ?
c) Donne un exemple de roche meuble et un exemple de roche liquide.
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a) Une roche magmatique provient du refroidissement et de la solidification d'un magma. Une roche sédimentaire se forme à la surface de la Terre par dépôt de débris ou de substances en couches, puis durcissement. Une roche métamorphique provient de la transformation à l'état solide d'une roche préexistante sous l'effet de la température et de la pression.
b) La roche plutonique se forme par refroidissement lent en profondeur : ses cristaux sont tous visibles (structure grenue). La roche volcanique se forme par refroidissement rapide en surface : ses cristaux sont très petits ou absents.
c) Roche meuble : le sable (ou l'argile, le gravier). Roche liquide : le pétrole.
2Exercice 2
Classe les roches suivantes dans leur famille (et, si possible, leur sous-groupe) : basalte, grès, gneiss, argile, granite, calcaire, marbre, bauxite, charbon, quartzite, gabbro, sable.
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- Magmatiques plutoniques : granite, gabbro. Magmatique volcanique : basalte.
- Sédimentaires détritiques : grès, argile, sable. Sédimentaire chimique ou biochimique : calcaire. Sédimentaire organique : charbon. Sédimentaire résiduelle : bauxite.
- Métamorphiques : gneiss, marbre, quartzite.
3Exercice 3
Recopie et complète les phrases avec : diagenèse, fusion, métamorphisme, érosion, refroidissement.
a) La … transforme les sédiments meubles en roche consolidée.
b) Le … d'un magma donne une roche magmatique.
c) L'… arrache des débris aux roches exposées.
d) Le … transforme une roche à l'état solide.
e) La … d'une roche produit un magma.
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a) diagenèse ; b) refroidissement ; c) érosion ; d) métamorphisme ; e) fusion.
4Exercice 4
Une roche présente des grains arrondis soudés, disposés en couches, et contient des coquilles fossiles. Une seconde roche est massive, sans couches, formée de cristaux engrenés de quartz, feldspath et mica. Identifie la famille de chacune en citant deux indices.
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Première roche : sédimentaire (détritique), car elle est en couches, formée de grains arrondis cimentés, et contient des fossiles. Seconde roche : magmatique plutonique (un granite), car elle est massive, sans couches, et formée de cristaux engrenés tous visibles.
5Exercice 5
(Type composition) « Le sable du Niger à Kouroussa était peut-être, il y a longtemps, un granite de la Dorsale guinéenne, et il deviendra peut-être un jour un quartzite. »
a) Explique cette phrase en décrivant les étapes successives, avec le vocabulaire de la leçon.
b) Quels sont les deux « moteurs » de ce cycle ? Associe chacun aux étapes qu'il commande.
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a) Le granite de la Dorsale guinéenne, mis à nu, a subi l'altération et l'érosion : ses feldspaths et micas se sont transformés en argile, tandis que ses grains de quartz, très résistants, ont été libérés. Ces grains ont été transportés par les cours d'eau et déposés dans le lit du Niger : c'est le sable actuel. S'il est enfoui sous d'autres dépôts, ce sable sera compacté et cimenté par diagenèse et deviendra un grès (roche sédimentaire). Si ce grès est ensuite enfoui profondément ou pris dans une chaîne de montagnes, la chaleur et la pression le transformeront à l'état solide en quartzite (roche métamorphique).
b) L'énergie solaire, qui entretient le cycle de l'eau, commande l'altération, l'érosion, le transport et le dépôt. L'énergie interne de la Terre (chaleur et mouvements de la croûte) commande l'enfouissement profond, le métamorphisme, la fusion et le magmatisme.
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6Je vérifie
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