Karamö, le prof virtuelLeçon 7 sur 29
La formation des roches
Je sais comparer les trois grands modes de formation des roches (sédimentation, magmatisme, métamorphisme), dire où et dans quelles conditions chacun se produit, et retrouver l'histoire d'une roche à partir de ses caractères.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Comparer les trois modes de formation des roches (lieu, température, pression, état de la matière)
- Identifier les deux sources d'énergie qui font naître les roches
- Utiliser les caractères d'une roche pour retrouver son mode de formation
- Lire une coupe géologique simple et dater les événements les uns par rapport aux autres
Avant de commencer : Les leçons sur les roches sédimentaires, magmatiques et métamorphiques.
1Je découvre
Pour son exposé de fin de trimestre, Alpha a rassemblé sur une planche cinq roches de Guinée : un grès du Fouta-Djallon, un morceau de latérite de Labé, un granite de N'Zérékoré, un basalte rapporté par un oncle du Cap-Vert et un gneiss ramassé en Haute-Guinée. Pour chacune, il a écrit une étiquette : nom, lieu, famille.
Le professeur le félicite, puis lui pose une question plus difficile : « Tu as su les nommer. Mais peux-tu me raconter l'histoire de chacune ? Où s'est-elle formée : en surface ou en profondeur ? Était-elle liquide, ou toujours solide ? Qui lui a donné l'énergie de se former : le Soleil ou la chaleur de la Terre ? »
Alpha réfléchit. Il sait que chaque famille a son propre mode de formation, mais il n'a jamais comparé les trois ensemble.
Quels sont les grands modes de formation des roches, et comment retrouver l'histoire d'une roche à partir de ce qu'on observe ?
2Je comprends
1. Trois modes de formation
Toutes les roches de la croûte terrestre se forment de trois façons :
- La sédimentation : à la surface de la Terre, des débris de roches, des substances dissoutes ou des restes d'êtres vivants s'accumulent, surtout dans l'eau, puis se consolident par diagenèse. On obtient des roches sédimentaires.
- Le magmatisme : en profondeur, des roches fondent partiellement ; le magma remonte puis se solidifie, en profondeur (roches plutoniques) ou en surface (roches volcaniques). On obtient des roches magmatiques.
- Le métamorphisme : en profondeur, une roche déjà existante est transformée à l'état solide par la température et la pression. On obtient des roches métamorphiques.
| Sédimentation | Magmatisme | Métamorphisme | |
|---|---|---|---|
| Lieu | surface de la Terre (fonds marins, lacs, fleuves, sols) | profondeur (plutonique) ou surface (volcanique) | profondeur |
| Température | basse (température ambiante, à quelques dizaines de degrés lors de l'enfouissement) | très élevée (700 à plus de 1 100 °C) | élevée, mais sans fusion |
| Pression | faible | variable | élevée |
| État de la matière | débris solides ou substances dissoutes | passage par l'état liquide (magma) | toujours solide |
| Caractères de la roche | strates, fossiles, grains cimentés | cristaux, pas de strates, pas de fossiles | foliation, minéraux nouveaux, pas de fossiles |
2. Deux sources d'énergie
La formation des roches demande de l'énergie. Elle a deux origines.
a) L'énergie du Soleil (avec la pesanteur) fait fonctionner les phénomènes de surface. La chaleur du Soleil fait évaporer l'eau des océans ; la vapeur forme des nuages ; les pluies ruissellent, altèrent et érodent les roches ; les rivières transportent les débris vers les zones basses, où ils se déposent. Le vent, lui aussi mis en mouvement par l'énergie solaire, transporte le sable et la poussière, comme lorsque souffle l'harmattan. La sédimentation dépend donc de l'énergie solaire : c'est la géodynamique externe.
b) L'énergie interne de la Terre fait fonctionner les phénomènes de profondeur. L'intérieur de la Terre est chaud, en partie grâce à la chaleur accumulée lors de sa formation, en partie grâce à la radioactivité naturelle de certaines roches. Cette chaleur fait fondre des roches (magmatisme), les transforme (métamorphisme) et met en mouvement la croûte (séismes, montagnes). C'est la géodynamique interne.
- Pluies, ruissellement, vent
- Altération et érosion des roches
- Transport et dépôt des débris
- Roches sédimentaires
- Chaleur interne, radioactivité
- Fusion partielle des roches
- Remontée et solidification du magma
- Roches magmatiques et métamorphiques
3. Le rôle de la profondeur
Quand on descend dans la croûte, la température et la pression augmentent. La température augmente d'environ 30 °C par kilomètre (c'est le gradient géothermique moyen des continents). Ainsi, selon la profondeur où elle se trouve, une même roche change de destin :
- près de la surface : altération, érosion, sédimentation ;
- à quelques kilomètres : diagenèse (les sédiments deviennent roches) ;
- à une dizaine de kilomètres et plus : métamorphisme ;
- plus profond encore, ou dans une zone très chaude : fusion partielle, naissance d'un magma.
Exemple
Une couche de sable déposée au fond de la mer est enfouie peu à peu sous d'autres sédiments. La température de surface est de 25 °C et le gradient est de 30 °C par kilomètre. Calcule la température de la couche à 3 km puis à 20 km et dis ce qu'elle devient.
Étape 1 : à 3 km : 25 + 3 × 30 = 25 + 90 = 115 °C. Le sable est tassé et cimenté : c'est la diagenèse ; il devient un grès.
Étape 2 : à 20 km : 25 + 20 × 30 = 25 + 600 = 625 °C. La roche est fortement chauffée et comprimée : c'est le métamorphisme ; le grès devient un quartzite.
Conclusion : en s'enfonçant, la même roche passe du domaine sédimentaire au domaine métamorphique.
4. Retrouver l'histoire d'une roche
Chaque roche garde dans sa structure la trace de sa formation. On peut donc « lire » son histoire.
Méthode
Pour retrouver le mode de formation d'une roche :
- J'observe : strates, fossiles, grains cimentés ? Si oui, roche sédimentaire, formée en surface grâce à l'énergie solaire.
- Sinon, j'observe les cristaux : tous visibles et jointifs (plutonique) ou microlites et verre (volcanique) : roche magmatique, passée par l'état liquide.
- Si la roche présente une foliation (feuillets, bandes) ou des minéraux comme le grenat : roche métamorphique, transformée à l'état solide en profondeur.
- Je termine en citant le lieu, les conditions (température, pression) et la source d'énergie.
Exemple
Retrouve l'histoire d'un gneiss ramassé en Haute-Guinée, formé de bandes claires de quartz et de feldspath et de bandes sombres de mica.
Étape 1 : la roche n'a ni strates de dépôt ni fossiles ; elle n'a pas de verre.
Étape 2 : elle présente des bandes alternées, dues à l'alignement des minéraux : c'est une foliation.
Étape 3 : c'est donc une roche métamorphique, formée en profondeur, à haute température et forte pression, à l'état solide.
Conclusion : une roche plus ancienne (argile ou granite) a été enfouie et transformée grâce à l'énergie interne de la Terre ; ensuite, l'érosion a enlevé les roches qui la recouvraient, et le gneiss est apparu en surface.
5. Dater les événements sur une coupe
Sur une coupe géologique, deux principes simples permettent de ranger les événements dans l'ordre :
- principe de superposition : une couche sédimentaire est plus récente que celle qu'elle recouvre ;
- principe de recoupement : une roche ou un événement qui recoupe d'autres roches (filon magmatique, faille, massif de granite) est plus récent que les roches recoupées.
- 1Dépôt de la couche A (la plus basse, la plus ancienne)
- 2Dépôt de la couche B au-dessus de A
- 3Dépôt de la couche C au-dessus de B
- 4Mise en place d'un filon de dolérite qui traverse A, B et C
- 5Érosion de la surface, formation d'une latérite en haut de la coupe
3Je retiens
Je retiens
Trois modes de formation : sédimentation (surface), magmatisme (fusion puis solidification), métamorphisme (transformation à l'état solide en profondeur).
Les roches sédimentaires dépendent de l'énergie solaire (géodynamique externe) ; les roches magmatiques et métamorphiques de l'énergie interne de la Terre (géodynamique interne).
La température augmente d'environ 30 °C par kilomètre de profondeur ; la pression augmente aussi.
Selon la profondeur : sédimentation, diagenèse, métamorphisme, puis fusion.
Superposition : une couche est plus récente que celle qu'elle recouvre. Recoupement : ce qui recoupe est plus récent que ce qui est recoupé.
4Erreurs fréquentes
- Attribuer toutes les roches à la chaleur de la Terre : les roches sédimentaires se forment en surface grâce à l'énergie du Soleil.
- Confondre métamorphisme et magmatisme : seul le magmatisme passe par l'état liquide.
- Penser qu'un filon qui traverse des couches est plus ancien qu'elles : il est plus récent, puisqu'il les recoupe.
- Oublier que l'érosion est nécessaire pour qu'une roche formée en profondeur (granite, gneiss) apparaisse à la surface.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Cite les trois modes de formation des roches et, pour chacun, un exemple de roche.
Voir le corrigéCacher le corrigé
La sédimentation (exemple : grès), le magmatisme (exemple : granite ou basalte), le métamorphisme (exemple : gneiss ou marbre).
2Exercice 2
Pour chaque roche, indique si elle s'est formée grâce à l'énergie du Soleil ou grâce à l'énergie interne de la Terre : grès, basalte, marbre, latérite, granite, argile.
Voir le corrigéCacher le corrigé
- Énergie du Soleil : grès, latérite, argile (roches sédimentaires).
- Énergie interne : basalte, granite (magmatiques), marbre (métamorphique).
3Exercice 3
Recopie et complète par « surface » ou « profondeur », « solide » ou « liquide ».
a) Le basalte se forme en … à partir d'un magma …
b) Le gneiss se forme en … ; la roche reste …
c) Le grès se forme en …, par accumulation de grains …
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Le basalte se forme en surface à partir d'un magma liquide.
b) Le gneiss se forme en profondeur ; la roche reste solide.
c) Le grès se forme en surface, par accumulation de grains solides.
4Exercice 4
La température de surface est de 25 °C et le gradient géothermique de 30 °C par kilomètre.
a) Calcule la température à 8 km de profondeur.
b) À quelle profondeur la température atteint-elle 775 °C ?
c) Une argile enfouie jusqu'à 8 km sera-t-elle plutôt dans le domaine de la diagenèse ou au début du métamorphisme ? Justifie à l'aide de la leçon.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) 25 + 8 × 30 = 25 + 240 = 265 °C.
b) 775 - 25 = 750 °C, et 75030 = 25 km.
c) À 265 °C, la roche est chauffée et comprimée : elle sort du domaine de la simple diagenèse et commence un métamorphisme faible (l'argile peut devenir un schiste). La leçon indique que le métamorphisme commence vers une dizaine de kilomètres ; 8 km est à la limite entre les deux domaines.
5Exercice 5
(Type composition) Une coupe géologique montre, de bas en haut : une couche de calcaire à fossiles marins (1), une couche d'argile (2), une couche de grès (3). Un filon de basalte (F) traverse les couches 1 et 2, mais s'arrête sous la couche 3. Au contact du filon, le calcaire est transformé en marbre.
a) Range les couches 1, 2 et 3 de la plus ancienne à la plus récente. Quel principe utilises-tu ?
b) Le filon F est-il plus récent que la couche 2 ? Plus ancien que la couche 3 ? Justifie.
c) Explique la présence de marbre au contact du filon.
d) Reconstitue l'histoire de la région en quatre étapes.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) 1 (calcaire), puis 2 (argile), puis 3 (grès). Principe de superposition : une couche est plus récente que celle qu'elle recouvre.
b) F est plus récent que la couche 2, car il la recoupe (principe de recoupement). F est plus ancien que la couche 3, car il s'arrête sous elle : la couche 3 s'est déposée après la mise en place du filon.
c) Le magma basaltique était très chaud ; sa chaleur a transformé le calcaire voisin en marbre, à l'état solide : c'est un métamorphisme de contact.
d) Étape 1 : dépôt du calcaire au fond d'une mer (fossiles marins). Étape 2 : dépôt de l'argile. Étape 3 : mise en place du filon de basalte et transformation du calcaire en marbre à son contact. Étape 4 : dépôt du grès par-dessus.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
Choisis une réponse pour chaque question : la correction s’affiche aussitôt.
Crée ton compte élève gratuit pour cocher les leçons terminées, suivre ta progression et gagner des points au QCM.
