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Définition de : CYCLE DES ROCHES

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Article publié par Encyclopaedia Universalis CYCLE DES ROCHES Dures et cohérentes, parfois plastiques comme l'argile, ou meubles comme le sable, ou encore liquides comme le pétrole, etc., les roches sont les matériaux constitutifs de l'écorce terrestre. Certaines, dites exogènes, se forment à la surface de la lithosphère ; d'autres, dites endogènes, cristallisent au moins en partie à l'intérieur du globe à des températures et des pressions différentes de celles qui règnent à la surface de celui-ci. Il s'ensuit une classification, permettant de distinguer facilement un calcaire d'un granite. Le temps géologique, dont l'unité se chiffre en millions d'années, et les processus géologiques remodèlent sans cesse l'écorce terrestre. Cette dernière est loin d'être stable, et les roches que nous observons aujourd'hui ont maintes fois changé de nature, leur état actuel reflétant donc cet acte de transformation qu'est le cycle des roches. e Au xviii siècle, le géologue écossais James Hutton est l'un des premiers à penser que la Terre passe ainsi par des cycles répétitifs. Opposé à l'idée selon laquelle le sol serait une superposition de strates résultant des dépôts sédimentaires d'un océan universel (neptunisme) et que seuls des troubles majeurs peuvent changer la formation de base de la Terre (catastrophisme), il comprend que les montagnes subissent l'érosion, donnant ainsi des sédiments qui sont transportés et déposés au fond des mers.
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CYCLE DES ROCHES

Dures et cohérentes, parfois plastiques comme l'argile, ou meubles comme le sable, ou encore liquides comme le pétrole, etc., les roches sont les matériaux constitutifs de l'écorce terrestre. Certaines, dites exogènes, se forment à la surface de la lithosphère ; d'autres, dites endogènes, cristallisent au moins en partie à l'intérieur du globe à des températures et des pressions différentes de celles qui règnent à la surface de celui-ci. Il s'ensuit une classification, permettant de distinguer facilement un calcaire d'un granite.

Le temps géologique, dont l'unité se chiffre en millions d'années, et les processus géologiques remodèlent sans cesse l'écorce terrestre. Cette dernière est loin d'être stable, et les roches que nous observons aujourd'hui ont maintes fois changé de nature, leur état actuel reflétant donc cet acte de transformation qu'est le cycle des roches.

Au xviiie siècle, le géologue écossais James Hutton est l'un des premiers à penser que la Terre passe ainsi par des cycles répétitifs. Opposé à l'idée selon laquelle le sol serait une superposition de strates résultant des dépôts sédimentaires d'un océan universel (neptunisme) et que seuls des troubles majeurs peuvent changer la formation de base de la Terre (catastrophisme), il comprend que les montagnes subissent l'érosion, donnant ainsi des sédiments qui sont transportés et déposés au fond des mers. Il imagine que, sous l'effet d'un feu central, ces sédiments y fondent en magma et se recristallisent. Ces couches nouvellement formées sont soulevées et donnent les montagnes, une nouvelle terre ferme, qui subiront un nouveau cycle. Dans Theory of the Earth (1788-1795), Hutton expose ses idées (doctrine plutoniste), indique que les terrains « primitifs » (terrains les plus anciens connus) sont de tout âge et établit que le granite est d'origine magmatique et non sédimentaire.

L'éternel recommencement

La classification des roches est complexe et relève d'une spécialité appelée la pétrographie. Pour la simplicité du propos, nous ne distinguerons que les trois principaux types de roches : les roches sédimentaires, qui résultent de l'accumulation d'éléments (fragments minéraux ou rocheux, débris coquilliers...), ou de précipitations à partir de solutions (roches biogènes et/ou physico-chimiques) ; les roches métamorphiques, comme les schistes, qui se forment en profondeur, par recristallisation ; les roches magmatiques qui résultent de la solidification des magmas, que ces derniers cristallisent en profondeur, au sein de la lithosphère, pour donner une roche granulaire tel le granite (roches plutoniques) ou qu'ils jaillissent à la surface terrestre, puis se solidifient après effusion (laves...), ou encore par éjection pyroclastique (lapilli, ignimbrites...).

La surface de la Terre est constituée de roches d'origines différentes, mais celles-ci ont pourtant toutes une origine commune : au cours de leur histoire, elles subissent des transformations, les matériaux qui les composent étant recyclés pour former de nouvelles roches. On peut sommairement attribuer deux principaux facteurs à ce recyclage : l'un que l'on appellera processus météophysicochimique ; l'autre – lié au premier, mais très variable –, le temps, en tant que durée de ce processus.

Les processus météophysicochimiques

Ce néologisme regroupe en fait trois aspects de la transformation pétrologique : l'érosion et la sédimentation ; l'enfouissement et la recristallisation ; la fusion et la recristallisation.

On peut faire un parallèle avec la transformation des états de la matière : ainsi, l'eau (H2O) peut être solide, liquide ou gazeuse selon les conditions météorologiques, de température ou de pression.

Toutes les roches présentes à la surface de la Terre sont attaquées par le ruissellement de l'eau, par le gel et le dégel répétés et par le vent. C'est l'érosion. Elle use les terrains et dissocie les roches en particules – les sédiments – qui sont alors transportées. En se déposant, elle forment des roches sédimentaires (sédimentation). De même, les roches métamorphiques ou magmatiques, formées en profondeur se transforment, une fois exhumées, en roches sédimentaires ; ces dernières pouvant elles-mêmes se recomposer en un autre type de roches sédimentaires.

Le jeu de la tectonique – en zone de subduction des plaques, de la subsidence, de chevauchements lithosphériques – fait intervenir essentiellement les deux grandeurs physiques que sont la pression (P) et la température (T). Lors de l'enfouissement, n'importe quel type de roches subit, à l'état solide, une transformation avec cristallisation de nouveaux minéraux, dits néo-formés, et acquisition de textures et de structures particulières : c'est le métamorphisme. Ainsi, un calcaire se transforme en marbre, un granite en gneiss, une série argileuse en schiste, etc., avec les spécificités minérales qui sont pour le pétrologue autant d'indicateurs de l'histoire géologique en question.

Les limites extrêmes du métamorphisme sont floues et rendent encore plus ténue la différence entre les trois grandes familles de roches précitées. En effet, aux plus basses P et T se produit ce qui est appelé la diagenèse : ensemble des processus qui affectent un dépôt sédimentaire et le transforment progressivement en roche sédimentaire. De même, aux plus hautes températures, la fusion des matériaux intervient et la transition entre métamorphisme et magmatisme est également aléatoire selon les conditions ambiantes.

Les roches magmatiques (jadis appelées ignées) sont alimentées par la remontée de magma mantellique. Ce magma provient pour l'essentiel du manteau terrestre jusqu'à la limite manteau-noyau pour les points chauds, et en partie du recyclage des roches sédimentaires ou métamorphiques au niveau des zones de subduction – c'est ainsi que s'est formée, par exemple, la cordillère des Andes.

Les roches circulent entre la surface et les profondeurs de la Terre. Elles décrivent ainsi le cycle des roches et représentent des archives et des témoins de l'histoire de notre planète ; le décryptage de ces archives associe nombre de spécialistes : géologues, physiciens, chimistes, paléontologues.

Les différentes phases de ce cycle ont une durée variable. Une roche sédimentaire peut mettre des millions d'années à se former mais aussi à s'éroder. Au contact d'un magma ascensionnel, une roche peut se métamorphiser en quelques jours (métamorphisme de contact dû à la brutale augmentation de la température). Une lave venue du magma peut se solidifier en quelques heures selon sa viscosité.

Auteur: Yves GAUTIER