Karamö, le prof virtuelLeçon 8 sur 29
Le cycle des roches
Je sais décrire et schématiser le cycle des roches, expliquer par quels phénomènes une roche se transforme en une autre, et suivre le parcours d'une roche de Guinée dans ce cycle.
- 45 min
- 5 exercices corrigés
- 1 schéma
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Construire le schéma du cycle des roches avec ses trois familles et ses processus
- Nommer le processus qui fait passer d'une famille de roches à une autre
- Expliquer les raccourcis du cycle et le rôle des deux sources d'énergie
- Suivre le parcours d'une roche réelle dans le cycle
Avant de commencer : La leçon « La formation des roches » (sédimentation, magmatisme, métamorphisme, énergie solaire et énergie interne).
1Je découvre
En Guinée forestière, un bloc de granite affleure sur une colline près de Macenta. Au fil des saisons des pluies, sa surface se fissure et s'effrite. Kadiatou, en visite chez sa grand-mère, ramasse dans le ruisseau en bas de la colline des grains de quartz brillants et une boue argileuse.
Son cousin Ibrahima, élève de 9e, lui explique : « Ces grains viennent du granite. Le ruisseau va les emporter jusqu'au fleuve, puis peut-être jusqu'à la mer. Là, ils formeront un jour du grès. » Kadiatou demande : « Et après ? Le grès restera-t-il grès pour toujours ? »
Ibrahima hésite. Le professeur, le lendemain, dessine au tableau un grand cercle de flèches : « Rien ne reste éternellement. Les roches se transforment les unes en les autres, dans un cycle qui dure des millions d'années. »
Comment les roches se transforment-elles les unes en les autres, et comment représenter ce cycle ?
2Je comprends
1. Qu'est-ce que le cycle des roches ?
Le cycle des roches (ou cycle géologique) est l'ensemble des transformations par lesquelles les roches passent d'une famille à une autre au cours des temps géologiques. La matière de la croûte n'est ni créée ni détruite : elle est sans cesse recyclée. Un grain de quartz d'un granite peut devenir grain de sable, puis grain d'un grès, puis grain d'un quartzite, puis retourner dans un magma.
Ce cycle est très lent : un tour complet demande en général des dizaines ou des centaines de millions d'années.
2. Les étapes du cycle
Partons du magma.
- Magma → roche magmatique : le magma refroidit et cristallise, en profondeur (granite) ou en surface (basalte).
- Roche magmatique → sédiments : mise à nu par l'érosion, la roche subit l'altération, l'érosion et le transport.
- Sédiments → roche sédimentaire : les débris se déposent puis subissent la diagenèse (tassement, cimentation).
- Roche sédimentaire → roche métamorphique : enfouie en profondeur (par exemple lors de la formation d'une chaîne de montagnes), la roche est transformée par la température et la pression.
- Roche métamorphique → magma : si la température devient très élevée, la roche fond partiellement : le cycle est bouclé.
3. Les processus qui relient les familles
| Passage | Processus | Lieu | Énergie |
|---|---|---|---|
| magma → roche magmatique | refroidissement, cristallisation | profondeur ou surface | interne |
| toute roche en surface → sédiments | altération, érosion, transport | surface | solaire (et pesanteur) |
| sédiments → roche sédimentaire | dépôt, diagenèse | surface, faible profondeur | solaire (et pesanteur) |
| toute roche enfouie → roche métamorphique | métamorphisme (température, pression) | profondeur | interne |
| roche très chauffée → magma | fusion partielle | grande profondeur | interne |
Pour passer de la profondeur à la surface, il faut un processus supplémentaire : le soulèvement (lors de la formation des montagnes) accompagné de l'érosion, qui enlève les roches du dessus. Inversement, les roches de surface sont ramenées en profondeur par l'enfouissement sous de nouveaux sédiments ou par les mouvements de la croûte.
4. Les raccourcis du cycle
Le cycle n'est pas un parcours obligatoire. Beaucoup de roches prennent des raccourcis :
- une roche magmatique peut être directement métamorphisée (granite → gneiss) sans passer par la sédimentation ;
- une roche métamorphique ramenée en surface peut être altérée et érodée et fournir des sédiments ;
- une roche sédimentaire soulevée peut être à nouveau érodée et donner de nouveaux sédiments ;
- une roche magmatique peut être refondue sans autre transformation.
Exemple
Décris le parcours complet d'un grain de quartz du granite de Macenta, dans l'hypothèse où il fait un tour entier du cycle.
Étape 1 : le granite s'est formé par cristallisation lente d'un magma en profondeur ; le grain de quartz est né à ce moment.
Étape 2 : mis à nu par l'érosion, le granite est altéré ; le feldspath devient argile, le quartz résiste et est libéré sous forme de grain de sable.
Étape 3 : le grain est transporté par les ruisseaux puis par les fleuves jusqu'à la mer, où il se dépose.
Étape 4 : enfoui sous d'autres sédiments, il est cimenté avec d'autres grains : il fait maintenant partie d'un grès.
Étape 5 : entraîné en profondeur lors de la formation d'une chaîne de montagnes, le grès est chauffé et comprimé : il devient un quartzite.
Étape 6 : si la température devient très élevée, la roche fond partiellement et le quartz rejoint un nouveau magma.
Exemple
Un gneiss du socle de Haute-Guinée est aujourd'hui en surface. Il s'est pourtant formé à plus de 15 km de profondeur. Explique comment il a pu arriver en surface et ce qu'il va devenir.
Étape 1 : le gneiss s'est formé en profondeur par métamorphisme.
Étape 2 : la région a été soulevée et l'érosion a enlevé, pendant des dizaines de millions d'années, les kilomètres de roches qui le recouvraient.
Étape 3 : en surface, le gneiss est maintenant exposé à la pluie et aux écarts de température : il s'altère, et ses débris sont emportés par les rivières.
Conclusion : il fournit des sédiments qui formeront de nouvelles roches sédimentaires : c'est un raccourci du cycle (roche métamorphique → sédiments).
Méthode
Pour expliquer le passage d'une roche à une autre dans le cycle :
- J'identifie la famille de la roche de départ et celle de la roche d'arrivée.
- Je nomme le ou les processus (cristallisation, altération, érosion, transport, diagenèse, métamorphisme, fusion).
- Je précise le lieu (surface ou profondeur) et, si besoin, le soulèvement ou l'enfouissement nécessaire.
- Je cite la source d'énergie : solaire pour la surface, interne pour la profondeur.
5. Le moteur du cycle
Le cycle des roches est entretenu par les deux sources d'énergie vues dans la leçon précédente :
- l'énergie solaire, qui fait fonctionner le cycle de l'eau, le vent et donc l'altération, l'érosion, le transport et la sédimentation ;
- l'énergie interne de la Terre, qui provoque la fusion, le métamorphisme, le volcanisme et les mouvements qui soulèvent ou enfouissent les roches.
La Terre est ainsi une planète « vivante » sur le plan géologique : ses roches sont sans cesse détruites et reconstruites.
6. Le cycle des roches et l'être humain
L'être humain accélère certaines étapes. Le déboisement et les feux de brousse laissent le sol nu : pendant la saison des pluies, l'érosion est alors beaucoup plus forte, les sols fertiles sont emportés et les rivières s'ensablent. Les carrières et les mines (bauxite, or) déplacent d'énormes quantités de roches. Protéger la couverture végétale, c'est ralentir la perte des sols.
3Je retiens
Je retiens
Le cycle des roches est l'ensemble des transformations qui font passer les roches d'une famille à une autre ; la matière est recyclée en permanence.
Magma → (cristallisation) → roche magmatique → (altération, érosion, transport) → sédiments → (dépôt, diagenèse) → roche sédimentaire → (métamorphisme) → roche métamorphique → (fusion) → magma.
Le soulèvement et l'érosion ramènent en surface les roches formées en profondeur ; l'enfouissement ramène en profondeur les roches de surface.
Il existe des raccourcis (granite → gneiss ; roche métamorphique → sédiments).
Le cycle est entretenu par l'énergie solaire (surface) et l'énergie interne (profondeur) ; il dure des millions d'années.
4Erreurs fréquentes
- Croire que le cycle suit toujours le même ordre : de nombreux raccourcis sont possibles.
- Oublier le soulèvement et l'érosion : sans eux, une roche formée en profondeur ne peut pas arriver en surface.
- Penser que le cycle se déroule en quelques années : il demande des millions d'années.
- Écrire « la roche métamorphique fond et devient roche sédimentaire » : la fusion donne un magma, jamais directement une roche sédimentaire.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Nomme le processus qui permet chacun des passages suivants.
a) magma → basalte ; b) sédiments → grès ; c) argile → schiste ; d) gneiss → magma ; e) granite → sable.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Refroidissement et cristallisation (solidification) de la lave. b) Dépôt puis diagenèse. c) Métamorphisme. d) Fusion partielle. e) Altération et érosion.
2Exercice 2
Réponds par vrai ou faux et corrige si nécessaire.
a) Une roche magmatique peut devenir directement une roche métamorphique.
b) La fusion d'une roche donne une roche sédimentaire.
c) L'érosion est un phénomène de géodynamique interne.
d) Le cycle des roches est entretenu par deux sources d'énergie.
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a) Vrai (exemple : granite → gneiss).
b) Faux : la fusion donne un magma.
c) Faux : l'érosion est un phénomène de géodynamique externe.
d) Vrai : l'énergie solaire et l'énergie interne de la Terre.
3Exercice 3
Reproduis le schéma du cycle des roches et écris sur chaque flèche le nom du processus correspondant.
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Flèches et processus : magma → roche magmatique (cristallisation) ; roche magmatique → sédiments (altération, érosion, transport) ; sédiments → roche sédimentaire (dépôt, diagenèse) ; roche sédimentaire → roche métamorphique (métamorphisme) ; roche métamorphique → magma (fusion). On peut ajouter les raccourcis : roche magmatique → roche métamorphique (métamorphisme) ; roche métamorphique → sédiments (altération, érosion).
4Exercice 4
On estime qu'un massif de roches est érodé à la vitesse moyenne de 0,05 mm par an (valeur supposée pour l'exercice).
a) Convertis cette vitesse en mètres par million d'années.
b) Combien de temps faut-il pour enlever 10 km de roches et faire apparaître en surface un granite formé à cette profondeur ?
c) Que montre ce calcul sur la durée du cycle des roches ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) 0,05 mm par an × 1 000 000 ans = 50 000 mm = 50 m par million d'années.
b) 10 km = 10 000 m ; 10 00050 = 200 millions d'années.
c) L'érosion est un phénomène très lent ; un tour du cycle des roches demande des dizaines à des centaines de millions d'années.
5Exercice 5
(Type composition) Voici l'histoire d'une roche, dans le désordre :
- A. La roche est enfouie à 20 km lors de la formation d'une chaîne de montagnes et devient un micaschiste.
- B. Des particules d'argile se déposent au fond d'un lac.
- C. Le micaschiste est ramené en surface et s'altère.
- D. Les dépôts sont tassés et deviennent une argilite (roche argileuse consolidée).
- E. Un basalte est altéré par les pluies et donne de l'argile.
a) Remets les étapes dans l'ordre.
b) Pour chaque étape, indique la famille de la roche obtenue ou le type de produit.
c) Quelle étape nécessite un soulèvement et de l'érosion ?
d) Indique la source d'énergie principale des étapes B et A.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) E, B, D, A, C.
b) E : argile (sédiment) provenant d'une roche magmatique ; B : sédiments ; D : roche sédimentaire (argilite) ; A : roche métamorphique (micaschiste) ; C : sédiments issus de l'altération de la roche métamorphique.
c) L'étape C : il faut soulever la région et éroder les roches du dessus pour ramener le micaschiste en surface.
d) B : énergie solaire (cycle de l'eau, transport et dépôt). A : énergie interne de la Terre (chaleur et pression en profondeur).
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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