VITREUSES ROCHES ou VERRES NATURELS
Structure et stabilité
Verres acides
Les obsidiennes ont essentiellement la composition d'un mélange de feldspaths et de quartz, c'est-à-dire de tectosilicates. Leur structure peut être comparée à celle du verre de silice, tous les tétraèdres, SiO4 et AlO4, étant unis par leurs quatre sommets ; les cations interstitiels interviennent surtout pour équilibrer les Al3+, et ne jouent pas le rôle de modificateurs de réseau comme dans un verre silicosodique. Le rapport O/(Si + Al) – en nombre d'atomes – est très voisin de 2, et il s'agit donc de structures assez stables. Il est impossible de faire recristalliser à sec les obsidiennes, même par des traitements thermiques de longue durée. Par contre, en présence d'eau sous pression, la réaction est très rapide : quelques jours à 500 0C, quelques semaines à 200 0C. Ce phénomène est lié à l'influence considérable de l'eau de constitution sur la structure des verres acides et paraît en contradiction avec l'existence de rétinites permiennes ayant de 5 à 6 p. 100 d'eau. En fait, il semble bien démontré, en particulier par les analyses isotopiques du rapport D/H, que l'eau des rétinites résulte d'une hydratation secondaire. La plus grande partie de cette eau peut être éliminée par un chauffage progressif vers 500 0C ; il subsiste alors à peu près de 0,2 à 0,3 p. 100 d'eau fortement liée, qui ne s'élimine que vers 700-800 0C et qui représente vraisemblablement la teneur initiale de la lave, tout à fait comparable en quantité et en comportement à celle des obsidiennes. Dans les séries anciennes, à la faveur de circulations hydrothermales ou de phénomènes métamorphiques, les obsidiennes se dévitrifient en donnant souvent des structures micropegmatitiques ou des « sphérolites » à structure radiée, développés à partir de germes prééxistants. Ces pyromérides peuvent avoir un aspect très spectaculaire lorsque les sphérolites atteignent un diamètre de plusieurs centimètres ou que la roche prend une teinte rouge due à la présence de fer ferrique.
Verres basiques
Les verres basaltiques s'écartent beaucoup du modèle du verre de silice et se rapprochent nettement des verres industriels courants. En effet, la fraction feldspathique ne représente que de 50 à 60 p. 100 de la composition globale, le reste ayant la composition de pyroxènes additionnés ou non d'olivines. Comme, dans ces deux types de minéraux, le rapport O/Si est respectivement de 3 et de 4, on voit que, dans l'ensemble, les verres basiques ont un rapport O/(Si + Al) égal ou supérieur à 2,5. Il s'agit donc de composés beaucoup moins stables que les obsidiennes, en raison de l'importance des cations modificateurs de réseau, qui sont surtout Ca, Mg, Fe2+. Par chauffage à l'air libre de tachylites, on observe très facilement une recristallisation, déjà sensible à 400 0C et extrêmement rapide à 800 0C. L'examen au microscope électronique montre, dans ces verres apparemment homogènes, un début d'organisation, avec ségrégation de domaines siliceux de 200 à 300 nanomètres, réunis par une phase plus riche en cations divalents. En présence d'eau, ce ciment se dissout très facilement, en libérant des sphérules silico-alumineuses, surtout lorsqu'il y a drainage intense et qu'on est en présence de gaz carbonique.
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Écrit par
- Jean-Paul CARRON : professeur de géologie à l'université de Bretagne-Occidentale, Brest
- Gérard POUPEAU : attaché de recherche au C.N.R.S.
Classification
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