Le cycle des roches : découvrez leur histoire

Il existe des milliers de variétés de roches, riches d’une histoire de plusieurs centaines de millions d'années. Découvrez le cycle des roches et leur formation.
5 août 2020

Le cycle des roches : comment se forment les roches ?

Vous êtes-vous déjà demandé comment se formaient les roches autour de nous ?

Elles sont partout. En montagne, en bord de mer, dans les campagnes et dans les villes. Il en existe des milliers de variétés, plus ou moins friables, plus ou moins grenues ou encore plus ou moins perméables. Certaines sont composées de minéraux extraordinaires, visibles à l’œil nu. Découvrez leur histoire, une histoire de plusieurs centaines de millions d'années.

© BRGM

En géologie, on distingue trois grandes familles de roches : des roches qu'on dit sédimentaires, des roches dites magmatiques et des roches métamorphiques. Et je vous propose de commencer par les roches sédimentaires. Les roches sédimentaires se forment à la surface de la Terre par l'altération, l'érosion de roches qui sont en surface. Donc, quand on se promène, on trouve des roches qui affleurent, donc, elles subissent le vent, l'eau, la glace et vont se désagréger, s'altérer et les particules qui sont formées sont transportées par le vent, par les fleuves, les rivières, et vont déposer des sédiments. Donc, c'est l'exemple ici du sable. Ces sédiments vont s'accumuler les uns au-dessus des autres, et former des couches, des strates. Et, par accumulation, les 1res strates vont se retrouver à être enfouies à plusieurs kilomètres de profondeur et vont subir une transformation, c'est-à-dire que les particules vont se compacter, et l'eau, qui était initialement entre les grains, va s'échapper et le peu d'eau qui reste va se concentrer et cimenter les grains les uns par rapport aux autres. Vous avez l'exemple ici du grès. Donc, c'est un sable qu'on a cimenté par compaction. Bien sûr, il y a d'autres types de roches sédimentaires. Nous avons donc les grès ou les argiles issus du transport et de la sédimentation de particules. Et puis, on a les calcaires, qui sont des roches sédimentaires également, mais, généralement, avec une origine biologique. La craie, par exemple, c'est une accumulation de micro-coquilles de tout petits organismes qu'on appelle le plancton, et donc, cette accumulation a formé ce qu'on appelle une roche d'origine biologique. Si la roche continue de s'enfouir à très grande profondeur, donc à plusieurs dizaine de kilomètres, cette fois, c'est plus justement la compaction, cette fois c'est la température, la pression qui vont transformer les minéraux et les déformer. Et on va transformer ces roches en roches métamorphiques. Donc, la roche reste à l'état solide, mais l'augmentation de la pression et de la température transforme les minéraux, les oriente, et vous avez ce type de roche dont on voit ici un feuilletage typique. Donc, c'est une roche métamorphique qu'on appelle ici le schiste et c'est, donc, la marque de la transformation des minéraux, initialement des argiles, en d'autres minéraux, des micas, qui viennent, donc, s'orienter et former ce feuilletage. Les roches, en continuant d'être enfouies, peuvent passer dans des conditions de pression et de température qui vont les faire fondre, et, donc, on va générer un magma, donc de la roche en fusion. Ce magma, par différence de densité, va avoir tendance à remonter dans l'écorce terrestre, va refroidir et former et cristalliser de nouvelles roches. Si cette cristallisation a lieu en profondeur à plusieurs kilomètres ou dizaines de kilomètres de profondeur, elle va s'effectuer lentement et former des roches avec des gros cristaux, donc des roches magmatiques, mais des roches qu'on va appeler plutoniques, de ce type-là. C'est l'exemple du granite ou ici, du gabbro. Et, si le magma remonte jusqu'en surface, c'est ce qu'on appelle les roches volcaniques, ça forme des volcans, et ces roches vont brutalement refroidir et on voit ici un exemple de basalte, roche volcanique, dont on ne voit pas du tout les grains parce qu'on a eu un phénomène, donc, de trempe, le magma a figé en un seul coup, et donc, on n'a pas cristallisé de minéraux visibles à l'œil nu, mais ces deux roches sont bien des roches issues de la cristallisation, du refroidissement d'un magma. La roche en fusion, le magma a une chimie particulière, elle est plus ou moins riche en silicium, plus ou moins riche en fer, en magnésium, et, en fonction de cette composition, au moment du refroidissement, ces éléments chimiques vont se combiner en minéraux et on va avoir, donc, des minéraux différents qui vont se former et, à la fin, donc, on a des roches différentes. Donc, on va avoir, d'un côté, des roches très riches en silice, donc, comme le granite ou son équivalent, qui est la rhyolite quand elle est en milieu volcanique. Et puis, à l'autre opposé, des roches beaucoup plus pauvres en silice et plus riches, généralement, en fer et en magnésium, qui sont les gabbros, c'est l'exemple qui est présenté ici, donc des roches beaucoup plus sombres et leur équivalent volcanique qu'est le basalte. Dans le cycle des roches, les roches sédimentaires, métamorphiques, magmatiques, dont les roches volcaniques qui reviennent en surface, bien sûr. À chaque étape, la roche peut être remise en surface, c'est-à-dire qu'une roche sédimentaire comme un grès, par exemple, on a des falaises de grès ou les falaises, par exemple, de calcaire comme à Étretat, donc c'est bien des calcaires qui ont été compactés en profondeur, et puis, la tectonique des plaques fait qu'à un moment donné, ces roches continuent pas d'être enfouies mais sont remontées en surface. Et donc, les roches sédimentaires ou des roches métamorphiques peuvent être remises en surface, et leur destinée n'est pas forcément de fondre à un moment donné et vont, du coup, subir l'altération, l'érosion et vont être recyclées en fait, avec ces phénomènes-là. Donc, on va éroder des falaises de grès ou de calcaire ou des falaises de schiste ou de granite, et donc, on va générer ces nouvelles particules qui vont former de nouveaux sédiments. Et c'est comme ça qu'on va retrouver des granites au sommet du Mont-Blanc, donc à plus de 4 000 m d'altitude alors qu'ils se sont formés à 20, 30, 40 km de profondeur. En géologie, le temps, la vitesse des phénomènes est quelque chose de très d'important. On raisonne généralement en millions ou en milliards d'années. Donc, à quelle échelle on fait ces transformations ? Donc l'érosion, le transport et la sédimentation des particules, c'est quelque chose qui est continu dans le temps. On l'observe aujourd'hui dans les rivières ou l'action des vagues, etc. C'est quelque chose de continu. Et la transformation de ce sable en un grès, ça prend déjà plusieurs dizaines de millions d'années. Donc, c'est quelque chose déjà de très lent, et on va également parler en dizaines de millions d'années pour transformer ce grès en roches métamorphiques et, de la même façon, la fusion de ces roches, elle prend également du temps. Le temps va jouer aussi sur la différence entre le refroidissement d'un magma, très brutal dans le cas des roches volcaniques, donc, il est quasiment immédiat, on le voit, donc, quand on observe une éruption volcanique. Donc, c'est une histoire de quelques heures ou quelques jours. Et le refroidissement d'une roche plutonique, elle, va s'effectuer sur plusieurs centaines de milliers d'années, voire plusieurs millions d'années. Et donc, un refroidissement beaucoup plus lent. Donc, ces phénomènes géologiques se comptent plutôt en millions d'années et on estime qu'une roche, pour être totalement recyclée, eh ben, elle va prendre plusieurs dizaines, voire centaines de millions d'années pour faire tout son cycle.