Le cycle des roches

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Les roches qui composent la croûte terrestre, que ce soit la croûte océanique ou la croûte continentale, sont régies par un cycle : le cycle des roches.

Bien que nous en connaissions aujourd'hui le fonctionnement, ce cylce est si lent qu'à l'échelle humaine, nous ne pouvons pas voir toutes ses étapes se succéder sur une même roche. Il nous faut prendre du recul pour avoir une vue d'ensemble et l'appréhender dans sa totalité.

Tout part du manteau terrestre : la roche qui le compose y est à l'état visqueux. Sa viscosité est très élevée, mais permet quand même des mouvements très lents (à l'échelle de millions d'années). Concrêtement par exemple, la tectonique des plaques est possible en raison de la viscosité des roches du manteau.

Dans le manteau et la croûte terrestre, il y a des poches de magma. La roche y est dans un état plus "liquide" : la viscosité y est moins élevée. La lave est une bonne représentation d'un magma.

Lorsque le magma refroidit, il se solidifie et devient une roche dite ignée (du latin igneus qui signifie feu). Ces roches peuvent soit avoir refroidi rapidement, comme le basalte, dans ce cas les cristaux n'ont pas eu le temps de se former, on parle d'une roche microlithique; soit elles ont refroidi lentement, dans une chambre magmatique ou dans un filon, comme le granite, dans ce cas le refoidissement lent a permi aux atomes de s'agencer en cristaux bien formés, on parle alors de roche microgrenue à grenue.

 Si une roche ignée entre en fusion, elle retourne à l'état de magma.

Une fois en surface, une roche ignée est soumise aux éléments : le vent, l'eau, la pluie, la chaleur, le gel, le dégel... Autant d'éléments qui vont altérer la roche suivant deux phénomènes : l'érosion mécanique (l'alternance gel/dégel induit la formation de fractures par exemple) et l'altération chimique (l'acidité des eaux de pluies dissout la roche). L'érosion mécanique entraîne la formation de fragments de roche qui deviennent de plus en plus petits avec le temps, ce qui donne des sédiments.

Les sédiments sont ensuite transportés et regroupés dans des endroits (généralement le fond des lacs, des mers et des océans). Ils sont progressivement enfouis, les conditions de pression et de température augmentent, les fluides interstitiels (entre les interstices) induisent la formation de ciment entre les grains : ils s'indurent, c'est la diagenèse. Les sédiments deviennent ainsi des roches sédimentaires.

 Lorsque les roches sédimentaires arrivent en surface (par surrection, donc soulèvement d'une chaîne de montagne par exemple), elles sont soumises à l'érosion mécanique et à l'altération chimique, ce qui les ramène à l'état de sédiment.

Lorsque les roches sédimentaires ou les roches ignées sont soumises à des contraintes de pression élevée, ou de température élevée, ou les deux à la fois, leur nature évolue : les cristaux des roches ignées s'organisent en lits de minéraux bien différenciés (ce qui donne des gneiss par exemple) et les roches sédimentaires s'agencent suivant des lits également (comme les lauzes ou les ardoises par exemple).

De même, une fois en surface, les roches métamorphiques sont soumises à l'érosion et à l'altération et produisent des sédiments.

Enfin, les roches métamorphiques peuvent également subir une fusion et retourner à l'état de magma, ce qui relance un cycle des roches complet. C'est généralement ce qui se passe au niveau des zones de subduction par exemple, avec les roches de la croûte océanique plongeant dans le manteau.

Ce cycle de transformation des roches est à cheval sur les enveloppes interne et externe du globe terrestre.

Dans le cas des enveloppes internes, à l’échelle de la Terre, les roches magmatiques se forment dans trois environnements géologiques différents : les dorsales médio-océaniques, les points chauds, et les zones de subduction. Dans ces trois zones, il y a du magmatisme, elles montrent des fusions partielles.

Dans les dorsales, il se produit une remontée de matériel asthénosphérique : comme ce matériel remonte, il est décompressé, et comme il remonte vite, il est décompressé sans avoir le temps de refroidir : cela permet de traverser la courbe du solidus et de produire du magma. On parle de décompression adiabatique dans les dorsales. C'est à ce moment que l'on a de la fusion partielle et la production de magma.

Les points chauds sont des endroits de la Terre où le géotherme est plus important que la normale parce que du matériel très profond remonte. Le gradient géothermique anormal résultant permet de former du magma.

Dans les zones de subduction, la plaque plongeante se réchauffe et se déshydrate. En se réchauffant, ils se produisent des transformations minérales liées au métamorphisme : ces transformations libèrent de l’eau. Cette eau permet de faire baisser le niveau du solidus et de faire fondre la plaque supérieure, ce qui produit également du magma.

Dans le cas des enveloppes externe, le cycle des roches passe par la production de sédiments puis de roches sédimentaires, qui sont enfouies puis déformées et métamorphisées. Lorsque les chaînes de montagnes sont érodées, elles sont remises en surface et repartent dans un nouveau cycle.
Au niveau des zones de subductions, les sédiments, roches sédimentaires, et la croûte océanique redeviennent magma. Le cycle repart !