GPN89, késako ??
Granite
Pourri en bord de
Nationale
89. Après plusieurs centaines de passages devant cet affleurement singulier, nous lui accordons enfin l’attention qu’il mérite. Nous avons, pour notre grand plaisir, réalisé une investigation scientifique. À vous de vivre cette enquête à travers cette mini-série de 3 earthcaches. Vous devrez observer, interpréter et vous appuyer sur les analyses chimiques que nous avons eu le loisir de réaliser.
Généralités sur le granite
« Granite » désigne une roche magmatique plutonique grenue (formée de grains). Issu d’un lent refroidissement de grandes masses de magma n’ayant pas atteint la surface, le granite est entièrement cristallisé et les cristaux sont visibles à l’œil nu. Le granite et les roches associées constituent la plus grande partie de la croûte continentale.
Par le jeu de l’érosion ou des soulèvements (formation de chaîne de montagnes), le granite peut affleurer en surface. En France, la quasi-totalité du granite visible est issue d’une très ancienne chaîne de montagnes en grande partie érodée : la chaîne hercynienne. Le massif armoricain, les Ardennes, le socle du massif central et les Vosges sont ainsi les reliques de cette immense chaîne (longue de 3000 km pour 700 à 800 km de large) formée il y a environ 300 millions d’années lors de la collision des continents qui a provoqué la formation du super-continent « Pangée ».
Le granite est constitué par les minéraux suivants :
- du quartz principalement (silice pure SiO2). C’est le dernier minéral à cristalliser lors du refroidissement, il comble donc les espaces avec des cristaux de formes variées ou bien sous forme de larges veines.
- des feldspaths sodiques (albite NaSi3AlO8), souvent blancs.
- des feldspaths potassiques (orthose KSi3AlO8), que l’on retrouve souvent sous forme de cristaux rosés vitreux, allongés et de section carrée.
- des feldspaths calciques (anorthite CaSi2Al2O8), rares dans les granites.
- des micas noirs (biotite KFe2MgAlSi3O10(OH)2). Minéraux brun sombre à noir en raison de la présence d’oxyde de magnésium et d’oxyde de fer.
1 : quartz, feldspath calcique, feldspath potassique
2 : feldspath sodique, mica noir
Ces minéraux résultent de l’association de différents oxydes, qui peuvent participer à la formation de plusieurs minéraux. En termes d’oxydes, la composition chimique moyenne du granite est la suivante :
SiO2 70 à 77 % ; Al2O3 11 à 15 % ; K2O 3 à 5 % ; Na2O 3 à 5 % ; FeO 2 à 3 % ; CaO et MgO 1 % ; TiO2 < 1 %
Altération du granite : arène granitique
Roche dure, résistante et imperméable, le granite manque de souplesse. Mais l’action de l’eau et des variations atmosphériques durant des dizaines de millions d’années finit par l'altérer. Sous l’action de contraintes lors de son refroidissement ou plus tard, le granite se fissure. Les fractures apparues (qui portent le nom de diaclases) permettent l’altération : l’eau ou les racines des plantes peuvent pénétrer à l’intérieur de la roche. Sans ces diaclases, le granite, imperméable, ne s’altérerait que difficilement, voire pas du tout. L’altération a donc lieu majoritairement au contact des couches de terre et d’humus ainsi que le long des zones où l’eau circule : les fissures et les diaclases.
Dans les zones soumises au gel interviendra aussi le phénomène de cryofracturation : l’eau qui s’infiltre dans les diaclases augmentera de volume lors des périodes de gel, participant ainsi à l’élargissement des diaclases et au démantèlement de l’affleurement.
Un granite altéré puis « pourri » va donc se distinguer d’un granite sain par une couleur rouille ou jaunâtre (due au fer présent), une fragilisation progressive, une surface plus rugueuse. L’altération se poursuivant, ce granite « pourri » va se désagréger et se réduire à un amas de grains, formant une sorte de sable grossier, l’arène granitique (du latin arena, sable). Celle-ci s’accumulera à la base de l’affleurement ou entre les blocs non encore altérés, tandis que les eaux de ruissellement et d’infiltration emporteront les argiles (grains de très petite taille, < 4 µm) et les composés solubles issus de l’hydrolyse.
Questions
1. TERRAIN : Directement au-dessus de l’affleurement, on peut voir une couche de terre végétale. Quel type de végétation y a poussé ? De la végétation basse (herbe, mousse) / moyenne (buissons, arbrisseaux) / haute (arbres). Pourquoi le système racinaire favorise-t-il le processus d'arénisation ?
2. TERRAIN + TEXTE/IMAGE LISTING : Dans les blocs de granite altéré au sol, de quel minéral (quartz, mica noir, feldspath sodique, feldspath potassique, feldspath calcique) retrouve-t-on des cristaux de plusieurs centimètres (n'ayant donc subi quasiment aucune altération) ?
3. TERRAIN + TEXTE/IMAGE LISTING : Dans ces mêmes blocs, les micas noirs sont-ils toujours présents ?
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Common facts about granite
“Granite” stands for a grained, plutonic magmatic rock. Large bulks of magma which don’t reach the surface slowly cool down in depth, leading to fully crystalized rocks such as granite. Crystals are visible to the naked eye. Granite and associated rocks constitutes the largest part of Earth continental crust.
After erosion or uplifts (moutain chain formation), granite may outcrop. In France, almost the entire visible granite comes from a very old and large mountain chain, mostly eroded, called Hercynian. Armorican Massif, Ardennes, Massif Central and Vosges all are relics from this giant mountain chain (3000 km length, 700 to 800 km width) that formed 300 million years ago during the continents collision that lead to the Pangea super-continent.
Granite is constituted with the following minerals:
- mainly quartz (pure silica SiO2). As the last crystalizing mineral when the magma cools, it fills spaces with diversely shaped crystal or as large veins.
- sodic feldspar (albite NaSi3AlO8), usually white.
- potassic feldspar (orthoclase KSi3AlO8), usually found as elongate pinkish glassy crystals with a square section.
- calcic feldspar (anorthite CaSi2Al2O8), quite rare.
- black mica (biotite KFe2MgAlSi3O10(OH)2). This mineral is dark brown or black due to the presence of magnesium oxide and iron oxide.
1 : quartz, calcic feldspar, potassic feldspar
2 : sodic feldspar, black mica
These minerals result from the combination of various oxides, which can contribute to the formation of different minerals. Based on oxide rates, the average chemical composition of granite is:
SiO2 70 to 77 % ; Al2O3 11 to 15 % ; K2O 3 to 5 % ; Na2O 3 to 5 % ; FeO 2 to 3 % ; CaO and MgO 1 % ; TiO2 < 1 %
Granite alteration - granular disintegration
As a hard, tough and impermeable rock, granite lacks of flexibility. But water and atmospheric variations for dozens millions years finally alter granite. When earth’s crust move and during its cooling, granite cracks under stresses. Allowing water or roots to easily penetrate inside the rock, these fractures (named joints) facilitate the alteration. Without these joints, impermeable granite would not so much be degraded. If the rock surface was smooth, water would flow on the surface without stagnating, leading to highly reduced alteration. So, alteration mainly occurs under the soil and the humus, such as along the zones where water flows: cracks and joints.
In regions submitted to frost, cryo-fracturation will also occur: the volume of water staying in the joints will increase as it freezes, leading to joints enlargement and to outcrop dismantling.
An altered granite will become a “rotten” granite, that can be distinguished from a healthy granite with its rusty or yellowish color (due to iron oxidation), a gradual weakening and a rougher surface. While alteration continues, this “rotten” granite will crumble and become a pile of grains. This creates a form of rough sand called granular disintegration. This sand piles up at the base of the outcrop or between not degraded blocks, while water flows carry clays (very small grains, < 5 µm) and soluble products coming from hydrolysis.
Questions
1. FIELD: Directly above the outcrop, you can see a layer of topsoil. What type of vegetation has grown there? Low vegetation (grass, moss) / average (bushes, shrubs) / high (trees). Why do roots promote the process of granular disintegration?
2. FIELD + LISTING TEXT / IMAGE: In the blocks on the ground, what mineral can be found as several centimeters crystals (thus having undergone almost no change)?
3. FIELD + LISTING TEXT / IMAGE: In these blocks, are black mica still there?
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