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 : hydrolyse, métasomatose
Lors du processus d’arénisation, l’eau agit sur certains minéraux en les faisant gonfler. Les grains finissent par se désolidariser et sont emportés par les eaux de ruissellement. Le principal moteur est donc mécanique : la transformation chimique existe mais seulement en surface, et ne fait qu’initier une désagrégation.
En revanche, si l’eau peut s’infiltrer dans la roche sans ruisseler, le rôle de la chimie est prépondérant : on peut considérer que dans les zones d’infiltration, la roche « baigne » en permanence dans l’eau. En profondeur et à l’abri de l’érosion mécanique, l’eau joue alors, durant des millions d’années, son rôle de puissant solvant : l’hydrolyse des minéraux est plus complète, et la diffusion des différents produits de dégradation (ions, oxydes, hydroxydes) et d'éléments chimiques externes peut intervenir, permettant une réorganisation des constituants et éventuellement une recristallisation si les conditions le permettent.
Les différents cristaux issus de cette longue transformation ne pouvant être transportés, ils peuvent constituer une nouvelle roche dure et compacte, cimentée par les argiles issues de l'hydrolyse des cristaux les plus sensibles.
Questions
1. TERRAIN + TEXTE/IMAGE LISTING : En comparant la teinte générale de la roche présente dans les veines à celle du granite qui l’entoure, quel minéral constitutif du granite semble avoir partiellement disparu ?
2. TERRAIN : Quelle est l’épaisseur de la veine de roche transformée la plus importante ?
3. TERRAIN : D’après l’aspect de l’affleurement, quel élément semble indiquer que les eaux d’infiltration de surface ont stagné au cœur de la roche, quelques mètres sous la surface ?
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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 - hydrolysis and metamorphism
When granular disintegration occurs, water inflates some minerals. Grains breaks away and are carried by water flows. The main driving force is then mechanical: chemical transformation does exist but only on the surface, and it only initiates disintegration.
On the other hand, if water is allowed to infiltrate inside the rock without flowing out, chemistry has the leading role, considering that inside infiltration zones, the rock permanently “bath” in water. In depth and preserved from mechanical erosion, water can show over million years that it is a very effective solvent: mineral hydrolysis is more complete, and diffusion of degradation products (ions, oxides, hydroxides) can occur, allowing a reorganization of constituents and eventually a recrystallization under particular circumstances.
Crystals issued from this long transformation cannot being carried by water, they can constitute a hard and compact new rock, cemented by clays.
Questions
1. FIELD + LISTING TEXT / IMAGE : Comparing the general shade of the rock in the veins with the granite that surrounds it, which granite mineral seems to have partially disappeared?
2. FIELD: What is the thickness of the most important transformed rock vein?
3. FIELD: Based on the aspect of the outcrop, which element suggests that infiltration water stagnated in the heart of the rock, a few meters below the surface?
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