Les minéraux et les roches

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Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Renseignez-vous sur les différents types de minéraux et roches, le cycle de formation des roches, l'altération météorique et l'érosion.

Les minéraux et les roches

Les minéraux

Les minéraux sont des substances inorganiques naturelles et solides formées d’un arrangement régulier d’atomes et de molécules qui se répète (voir le chapitre sur la chimie). L’étude des minéraux s’appelle « minéralogie » et les spécialistes des minéraux sont appelés « minéralogistes ». Les minéraux sont décrits et classifiés en fonction de leurs propriétés physiques soit :

  • leur forme et leur structure cristalline (ce qu’on appelle habitus);
  • leur dureté (mesurée selon léchelle de dureté des minéraux de Mohs);
  • leur lustre (la façon dont ils réfléchissent la lumière);
  • leur couleur;
  • leur translucidité (à quel point ils sont transparents);
  • leur clivage (la façon dont ils cassent);
  • leur densité (leur rapport masse/volume).

On tient également compte de la façon dont ils réagissent à différentes substances comme les acides ou les aimants. Ce sont les propriétés des minéraux qui déterminent leur utilité, notamment en fabrication.

Un diamant brut
Un diamant brut (le minéral le plus dur, avec un indice de 10 à l’échelle de dureté de Mohs) (Source:  USGS [domaine public] via Wikimedia Commons).

Selon la International Mineralogical Association (IMA), l’organisme responsable de nommer les minéraux et de vérifier les nouvelles découvertes dans le domaine, plus de 5 400 minéraux ont déjà été répertoriés.

Roches

Les roches sont formées de deux minéraux ou plus. Celles qui contiennent des minéraux utiles sont appelées « minerais ». Le minerai est utilisé pour fabriquer des produits que nous utilisons chaque jour, comme des maisons, des chaudrons et des casseroles en acier inoxydable, des produits électroniques, des piles, des automobiles et des engrais. Les minéraux précieux comprennent les métaux de base (comme le fer, le cuivre et le nickel), les minéraux industriels (qui ne contiennent aucun métal) et les métaux précieux (de grande valeur) comme l’or, le fer et de la platine. Les roches peuvent être ignées, sédimentaires ou métamorphiques.

Les roches ignées (du latin « ignis » qui signifie « feu ») sont formées par le refroidissement et la solidification du magma ou de la lave (comme celle des volcans). Les roches ignées peuvent se former sous la terre ou à la surface. Celles qui se forment sous la terre sont appelées roches ignées intrusives. Ce type de roche refroidit lentement et contient de gros cristaux de différents minéraux visibles à l’œil nu. Le granite en est un bon exemple [A]. Les roches ignées qui se forment à la surface sont appelées roches ignées extrusives. Ce type de roche refroidit rapidement et contient de petits cristaux. L’obsidienne, une roche qui ressemble à du verre, appartient à cette catégorie [B].

 

Granite and extrusive igneous rocks
A: Granite (quartz [gris], potassium feldspath [rose] et biotite [noir]) (Source: I, Friman [CC BY-SA] via Wikimedia Commons); B: Roches ignées extrusives (dans le sens antihoraire, obsidienne, pumite et rhyolite) (Source: Daniel Mayer [CC BY-SA] via Wikimedia Commons).

Les roches sédimentaires sont formées par accumulation de sédiments. Elles comportent des couches de minéraux, de particules de roches ou de matériaux organiques. Les couches se forment au fil du temps lorsque des matériaux transportés par l’eau se déposent au fond des lacs, des rivières et des océans ou sont transportés par le vent ou la glace sur la surface de la Terre. Parmi les roches sédimentaires, on trouve les conglomérats, le schiste, le calcaire et le grès. On peut observer des roches sédimentaires exposées sur les rives de la Baie de Fundy (entre la Nouvelle-Écosse et le Nouveau-Brunswick).

Sedimentary rock formations on the Bay of Fundy
Formations rocheuses dans la baie de Fundy (Source : J. Watt [domaine public] via Wikimedia Commons).

 

Le savais-tu?

On trouve des fossiles uniquement dans les roches sédimentaires!

Les roches métamorphiques sont formées par un processus appelé métamorphose, un changement dans l’état physique ou chimique d’une roche existante. Le terme métamorphose signifie changement de forme (vous l’avez probablement entendu pour expliquer la transformation d’un papillon de l’état de larve à l’état adulte). Les roches, qu’elles soient sédimentaires, ignées ou métamorphiques, peuvent devenir des roches métamorphiques si elles sont exposées à des chaleurs et à des pressions extrêmes, comme lorsqu’elles sont profondément enfouies sous terre. Parmi les roches métamorphiques, on trouve le gneiss, le marbre, le quartzite et l’ardoise. Le marbre est une pierre très belle, très dure et très résistante. Les sculpteurs et les constructeurs s’en servent depuis des milliers d’années.

marbre noir
Le marbre peut avoir différentes couleurs et différents motifs (Source: Elena Mordasova via iStockphoto).

Cycle des roches

Les roches peuvent passer d’une forme à l’autre (ignée ↔ sédimentaire ↔ métamorphique). C’est ce qu’on appelle le cycle des roches (voir ci-dessous. Il débute profondément sous terre, alors que les roches sont encore du magma (1). Ce magma refroidit (2) et se transforme en roches ignées (3). Les roches exposées sont usées par le vent, l’eau et la glace, un processus qu’on appelle altération météorique (4). Le matériau altéré peut être déplacé (érosion) et finir par se déposer au fond d’une étendue d’eau (sédimentation) (5). Au fil du temps, les couches de matériaux érodés fusionnent (se lapidifient) pour former des roches sédimentaires (6). Les couches peuvent être déplacées, pliées et enfouies par le processus de tectonique des plaques. Cela les expose à des chaleurs et des pressions élevées (7), ce qui peut les transformer en roches métamorphiques (8). Certaines de ces roches deviennent si chaudes qu’elles fondent et redeviennent du magma (9), puis le cycle recommence. Ce cycle peut toutefois être interrompu et suivre n’importe quel des trajets montrés à l'image ci-dessous. Le cycle des roches peut durer des millions d’années.

The rock cycle
Le cycle des roches (Source: Woudloper/Woodwalker [domaine public] via Wikimedia Commons).

 

Graphique - Version textuelle

1. Magma
2. Refroidissement
3. Roches ignées
4. Altération météorique et érosion
5. Sédimentation
6. Sédiments et roches sédimentaires
7. Enfouissement tectonique et métamorphisme
8. Roches métamorphiques
9. Fonte

Altération météorique, érosion et dépôt de sédiments

Le vent et l’eau peuvent modifier la forme de la Terre au fil du temps. L’altération météorique est la désintégration physique et chimique des roches. Elle produit des particules plus petites que le matériau d’origine. L’altération physique brise les roches en plus petits morceaux tandis que l’altération chimique implique des réactions chimiques qui en modifient la composition. L’altération causée par l’eau peut être le résultat de l’expansion de l’eau gelée (en gelant dans les fissures d’une roche, l’eau peut fractionner cette dernière) ou de changements chimiques (les pluies acides peuvent dissoudre certains types de roches sédimentaires).

L’érosion implique le transport de particules rocheuses, de sédiments et de terre par l’eau, le vent ou les glaciers. Les matériaux érodés transportés d’un endroit à un autre, comme de l’amont d’une rivière vers l’aval, se déposeront (tomberont) sur le lit de la rivière. Les particules de roche et les sédiments peuvent aussi être déplacés de façon dramatique lors d’un glissement de terrain, la descente rapide d’une masse importante de terre et de roches. Plusieurs événements peuvent déclencher un glissement de terrain, comme l’érosion associée aux rivières, aux glaciers ou aux vagues des océans, une fonte des neiges importante ou un tremblement de terre qui pourrait entraîner l’effondrement de pentes fragilisés. Le glissement de terrain le plus dévastateur du Canada s’est produit le 29 avril 1903, lorsque 82 millions de tonnes de roches ont glissé du sommet de la montagne Turtle jusque dans la vallée de la rivière Crowsnest. Des installations minières, des résidences et un chemin de fer ont été ensevelis, et 90 personnes ont perdu la vie. On peut encore aujourd’hui observer les débris du glissement de terrain.

Rubble from the rockslide near the town of Frank, Alberta
Débris du glissement de terrain près de la ville de Frank en Alberta (Source : Marek Slusarczyk [CC BY] via Wikimedia Commons).

Références

Carmichael, R. S. (n.d.). Rock. Encyclopaedia Britannica.

The Editors of Encyclopaedia Britannica. (n.d.). Mineralogy.

Hustrulid, W. A. (n.d.). Ore. Encyclopaedia Britannica.

Intrenational Mineralogical Association. (n.d.). About IMA.

National Geographic. (n.d.). Rocks.

National Park Services. (n.d.). Rocks and minerals.