ROCHES (Formation) Pétrologie

Caractères généraux des roches

L'observation géologique montre l'existence de roches variées dans leur manière d'être, c'est-à-dire dans leurs conditions de formation, et cela a été reconnu dès le début du xix^e siècle.

Les roches exogéniques prennent naissance à la surface de l'écorce terrestre. Certaines se forment sur place, par évolution des roches préexistantes sous l'action principale des agents atmosphériques : ce sont les roches résiduelles. Mais elles résultent en majorité d'un transport de matériaux issus de la dissolution ou de la désagrégation en surface des formations antérieures. Ces matériaux se déposent ensuite par gravité, précipitation chimique ou action des organismes en couches successives de « sédiments » qui évoluent eux-mêmes (diagenèse) pour donner les roches sédimentaires.

Les roches endogéniques se constituent à l'intérieur du globe. Les plus remarquables, comme les basaltes, sont issues de matières fondues éjectées en surface à partir du manteau supérieur ou de la base de la croûte lors des phénomènes volcaniques : ce sont les roches volcaniques. D'autres, comme les granites, ont cristallisé en profondeur et ne sont visibles que grâce à l'érosion consécutive à des déformations de l'écorce : ce sont les roches plutoniques. Toutes, volcaniques ou plutoniques, proviennent de la cristallisation de matières fondues, ou magmas, issues du manteau supérieur ou formées par fusion (anatexie) de l'écorce elle-même. Aussi groupe-t-on toutes ces roches, auxquelles il faut ajouter les roches filoniennes), en roches magmatiques. Enfin, les modifications en profondeur de toutes les catégories de roches sous l'action de facteurs comme la température, la pression, l'eau, les échanges de matière, etc., peuvent les transformer par recristallisations, caractérisant ainsi les roches métamorphiques.

En fait, l'écorce est en continuelle évolution. Dans le mouvement des plaques lithosphériques, les sédiments et les roches entraînés en profondeur subissent des transformations métamorphiques pouvant aller jusqu'à la fusion, avec formation de migmatites ou même individualisation de nouveaux magmas, puis retourner en surface suivant des cycles liés à l'orogenèse (fig. 1). Cependant, les roches conservent des traces des états antérieurs, dans leur composition ou leur organisation, comme une sorte de « mémoire » de leur vie passée, et c'est ce qui permet de déchiffrer une partie de leur histoire.

Les caractères essentiels des roches concernent leur composition (chimique et minéralogique) et leur architecture ; ils sont nécessairement en rapport avec les circonstances de leur formation et de leur évolution. Mais ils diffèrent selon l'échelle d'observation, parce que l'agencement de la matière change fondamentalement pour des niveaux d'organisation différents.

Les niveaux d'organisation correspondant à l'atome et au cristal ne sont pas du domaine de la pétrographie, bien que leur connaissance soit indispensable. C'est l'échantillon de roche qui constitue le niveau d'organisation essentiel et permet de définir des types pétrographiques, base des classifications. Une roche est alors un assemblage de minéraux auxquels peuvent d'ailleurs s'associer des restes organiques ou des fragments de roches ; cet assemblage est défini par sa composition d'ensemble et l'agencement de ses éléments ou texture à partir de l'étude microscopique de lames minces (cf. chap. 3), qui permet en outre de préciser les orientations préférentielles ou pétrofabrique.

À l'échelle de l'affleurement, les particularités minéralogiques et texturales ne sont plus guère perceptibles, mais de nouveaux caractères apparaissent, concernant déjà des ensembles et définissant la structure. Ils portent sur les variations dans la continuité des roches, liées à des changements brutaux ou progressifs de composition ou de texture en relation avec la genèse ou les déformations. De plus, les orientations minérales ou fabrique apparaissent macroscopiquement.

À une échelle plus grande encore, les roches forment des corps géologiques, correspondant à un autre niveau d'organisation présentant des caractères intrinsèques nouveaux. Ils sont ordinairement formés de roches variées, mais présentant des relations d'origine. L'observation directe est généralement insuffisante pour mettre ces caractères en évidence ; il faut imaginer divers types de paramètres ou de diagrammes pour faire apparaître les traits communs et les variations dans leur composition. L'architecture de ces corps, définie par la disposition géométrique dans l'espace des divers termes pétrographiques, caractérise le « gisement ».

Enfin, les différents corps géologiques eux-mêmes s'organisent à l'échelle régionale, puis à celle de la planète, et cette organisation ne reflète plus guère les dispositions individuelles. Il demeure cependant des caractères communs de composition, et l'on voit apparaître une disposition géométrique liée à la structure géologique de l'écorce terrestre.

Il existe nécessairement des relations entre tous ces caractères. D'abord, la composition et l'architecture ne sont pas indépendantes, comme le montre déjà la simple distinction des différents groupes de roches. Ensuite, les caractères observables à un certain niveau d'organisation intègrent tous ceux des niveaux inférieurs, et ne sont que des éléments de ceux des niveaux supérieurs.

Ce sont justement ces relations qu'il s'agit d'analyser pour mettre en évidence des corrélations qui prennent la valeur de règles et de lois. Ces lois ne peuvent évidemment pas être autre chose que les lois physiques générales s'appliquant à la matière terrestre dans la durée des temps géologiques.

Le premier problème est donc de définir les caractères des roches, en tenant compte de leur hiérarchie et de leurs rapports mutuels ; cela nécessite des méthodes d'étude qui sont à la base de la pétrographie et conduisent à des classifications.

Le second problème consiste à interpréter ces caractères, ce qui oblige à un traitement des informations obtenues pour en dégager les lois de la pétrologie.