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Une Earthcache

Un peu de géologie

Classification des roches

On classe les roches en 3 catégories:

1) les roches ignées ou magmatiques: elles sont formées à partir d'un magma (roche en fusion).

2) les roches sédimentaires: elles sont formées à partir d'un dépôt de matériel qui s'est consolidé.

3) les roches métamorphiques : elles sont d'anciennes roches magmatiques ou sédimentaires qui ont été transformées, métamorphosées (on dit "métamorphisées" pour les roches) sous l'action de la température et de la pression.

Comment se forment les roches volcaniques ?

Les roches volcaniques proviennent de la solidification à l’air libre de magmas. Le magma est une roche fondue qui contient des gaz dissous, une espèce de soupe bouillante formée d'atomes en agitation (haute température). Ce magma vient des profondeurs de la terre où il est soumis à une grande pression. Lorsque le magma se refroidit, les atomes perdent leur agitation et peuvent s'assembler pour former des structures figées plus ou moins stables: les minéraux

La température des magmas est différente selon leur composition ou approximativement selon leur teneur en silice : les magmas basaltiques pauvres en silice (45%) ont une température de 1 200° ; les magmas rhyolitiques riches en silice (70%) sont émis entre 800 et 700°. La forme des appareils volcaniques est différente selon la composition du magma ; les cratères ne concernent que les magmas les moins riches en silice. Les magmas proviennent des profondeurs : entre quelques km et quelques dizaines de km, jamais plus.

Les roches magmatiques sont de 2 ordres

La vitesse de refroidissement du magma dicte la taille des cristaux qui seront visibles dans les roches magmatiques : plus le refroidissement est rapide, plus les cristaux sont petits, et inversement. Les cristaux visibles à l’œil nu sont dits phénocristaux et l’on parle de roche grenue ou microgrenue ; les cristaux microscopiques visibles au microscope optique sont des microlites; la pâte qui les cimente est un verre, amorphe. Dans les roches magmatiques, les cristaux sont disposés de manière équante, c’est-à-dire au hasard.

Les roches issues de phénomènes volcaniques sont dites effusives

Les violents phénomènes de volcanisme se caractérisent par le contact brutal du magma en fusion et des gaz dissous qu’il contient (principalement de la vapeur d’eau) avec l’air : seuls des microlites ont le temps de se former, alors que les cristaux plus gros se forment pendant la remontée du magma depuis quelques kilomètres de profondeur. A noter que certaines roches apparaissent complètement homogènes car elles ne sont composées que de verre (elles sont dites vitreuses), telle l’obsidienne.

Les minéraux cristallisés de ces roches sont classiquement du quartz (dioxyde de silicium), des feldspaths (silicates), des micas (silicates aussi), et d’autres encore. Ces cristaux sont présents dans des proportions totalement variables d’un magma à un autre, voire en sont absents. Tous contiennent plus ou moins de silice : plus la roche contient, plus elle est dite acide et plus elle est claire. Enfin, plus les minéraux sont acides, plus ils cristallisent tardivement.

Selon la teneur en silice donc selon l’acidité, les roches effusives seront ainsi de nature différente. Les plus connues sont, par ordre d’acidité décroissante (de teneur en silice décroissante) :

• la rhyolite (environ 70% de quartz), en général gris clair, voire rouge orangé sur certains sites : de composition équivalente au granite, issue d’un magma visqueux qui remonte mal  

• la trachyte (<10% quartz), en général blanchâtre à gris verdâtre : d’aspect rugueux à la cassure, issue également d’un magma visqueux

• l’andésite, roche grise dépourvue de quartz : est typique des zones de subduction océanique sous une plaque continentale

• le basalte est la roche « terrestre » la plus répandue, très foncée car basique : il constitue notamment le fond des océans, et est issu de la fusion du manteau (sous la croûte terrestre) qui s’épanche facilement (magma basique et fluide) au niveau des dorsales océaniques, mais on le retrouve aussi lors de volcanisme « aérien » ; il prend parfois la forme de typiques colonnes prismatiques hexagonales lorsque la lave refroidit lentement et régulièrement.

Outre la teneur en silice qui entre autre conditionne le type de roche, le type de volcanisme (violence liée à la viscosité du magma et aux gaz dissous) conditionne la forme sous laquelle la roche va être émise. Une partie coule sur les flancs du volcan : c’est l’épanchement de lave, très fluide pour le basalte. Une partie est expulsée au loin (on parle de pyroclastites ou d’éjecta), et on aura à faire, des plus petits aux plus gros de ces fragments, à des cendres, des lapillis (la pouzzolane utilisée en paysagisme au pied des plantes), ou des bombes.

Par ailleurs, la teneur en gaz mélangés aux fragments liquides (solides après refroidissement) va interférer sur l’aspect et la densité des « cailloux » : du verre, homogène et compact, aux pierres-ponces et aux scories, vacuolées car ayant contenu du gaz (les pierres-ponces flottent).

Les roches magmatiques formées en profondeur sont appelées plutoniques (ou encore intrusives)

Elles nous apparaissent à la suite de mouvements tectoniques ou par l’action de l’érosion. Elles se sont formées à l’intérieur de l’écorce terrestre par un très lent refroidissement de plusieurs centaines de milliers d’années en général à des profondeurs de quelques kilomètres ou dizaines de kilomètres. Les cristaux sont donc souvent de grande taille (phénocristaux) ; les roches sont dites grenues ou holocristallines, elles ont eu le temps de cristalliser entièrement. Dans la plupart des cas, les cristaux ont tous à peu près la même taille, mais parfois certains sont bien plus volumineux que d’autres et l’on parle alors de roche porphyroïde.

Comme pour les roches volcaniques, la couleur dépend de la composition et encore une fois la teneur en silice (l’acidité) est utilisée pour classer ces roches. De la plus claire (la plus acide) à la plus sombre, on rencontre par exemple le granite, la syénite, le gabbro ou la péridotite. On dit classiquement que le granite a la composition d’une rhyolite ; mais il est entièrement cristallisé. Les gabbros correspondent par exemple aux basaltes, etc. Cependant, les magmas à l’origine des roches plutoniques et des roches volcaniques sont différents.

Les Questions

Q0 - Prenez une photo de vous, ou de votre objet distinctif de géocacheur, ou de votre pseudo écrit sur une feuille de papier ou dans votre main... devant le panorama, et joignez-là à votre log ou à vos réponses

Q1 - Comment décririez-vous la roche magmatique qui est devant vous (dureté, couleur, présence de minéraux, forme)

D’après votre observation et les éléments du cours ci-avant

Q2 - S’agit-il selon vous d’une roche magmatique effusive ou plutonique ? Pourquoi ?

Q3 - En considérant le caractère plus ou moins gazeux de cette roche, quel type de volcanisme en serait à l’origine ?

Q4 - En considérant la structure de cette roche, et votre réponse à la question précédente, avec quelle rapidité se serait-elle formée ?

Q5 - En considérant la couleur de cette roche, son acidité, la taux de présence de quartz, quelle serait cette roche selon vous (parmi celles données en exemple) ?

An Earthcache

A little of geology

Classification of rocks

Rocks are classified into 3 categories:

1) igneous or magmatic rocks: they are formed from a magma (molten rock).

2) sedimentary rocks: they are formed from a deposit of material that has consolidated.

3) metamorphic rocks: they are ancient magmatic or sedimentary rocks that have been transformed, metamorphosed (called "metamorphosed" for rocks) under the action of temperature and pressure.

How volcanic rocks are formed?

Volcanic rocks come from the solidification in the open air of magmas. Magma is a melted rock that contains dissolved gases, a kind of boiling soup made of agitated atoms (high temperature). This magma comes from the depths of the earth where it is subjected to great pressure. When the magma cools, the atoms lose their agitation and can assemble to form more or less stable frozen structures: the minerals

The temperature of the magmas is different according to their composition or approximately according to their silica content: basaltic magmas low in silica (45%) have a temperature of 1200°C / 2200 °F; rhyolitic magmas rich in silica (70%) are emitted between 800 and 700°C / 1500 and 1300°F. The shape of the volcanic apparatus is different according to the composition of the magma; the craters only concern magmas that are less rich in silica. The magmas come from the depths: between a few km and a few tens of km, never more.

Magmatic rocks are of 2 kinds

The rate of cooling of the magma dictates the size of the crystals that will be visible in the magmatic rocks: the faster the cooling, the smaller the crystals, and vice versa. The crystals visible to the naked eye are called phenocrysts and we speak of granular or microgrid rock; the microscopic crystals visible under an optical microscope are microlites; the paste that cement them is a glass, amorphous. In magmatic rocks, the crystals are arranged equitably, that is to say at random.

Rocks from volcanic phenomena are called effusive

The violent phenomena of volcanism are characterized by the sudden contact of the molten magma and the dissolved gases it contains (mainly water vapor) with the air: only microlites have time to form, whereas the larger crystals form during the rise of the magma from a few kilometers deep. Note that some rocks appear completely homogeneous because they are composed only of glass (they are called glassy), such as obsidian.

The crystallized minerals of these rocks are typically quartz (silicon dioxide), feldspars (silicates), micas (silicates too), and others. These crystals are present in totally different proportions from one magma to another, or even are absent. All contain more or less silica: the more the rock contains, the more it is called acid and the more it is clear. Finally, the more acidic the minerals, the later they crystallize.

Depending on the silica content and therefore the acidity, the effusive rocks will be different in nature. The best known are, in order of decreasing acidity (of decreasing silica content):

• rhyolite (about 70% quartz), usually light gray, or even orange-red on some sites: granite equivalent composition, resulting from a viscous magma that goes back badly

• trachyte (<10% quartz), usually whitish to greenish-gray: rough appearance at break, also from viscous magma

• andesite, gray rock devoid of quartz: is typical of oceanic subduction zones under a continental plate

• basalt is the most widespread "terrestrial" rock, very dark because it is basic: it constitutes the bottom of the oceans, and is the result of the fusion of the mantle (under the earth's crust) which is easily released (basic and fluid magma) at the level of the oceanic ridges, but it is also found during volcanism "aerial"; it sometimes takes the form of typical hexagonal prismatic columns when the lava cools slowly and steadily.

In addition to the silica content that inter alia determines the type of rock, the type of volcanism (violence related to the viscosity of the magma and dissolved gases) determines the form in which the rock will be emitted. A part flows on the flanks of the volcano: it is the effusion of lava, very fluid for basalt. Part of it is expelled in the distance (we speak of pyroclastites or ejecta), and we will have to do, from the smallest to the largest of these fragments, to ashes, lapilli (pozzolana used in landscaping at the foot of plants) , or bombs.

Moreover, the gas content mixed with the liquid fragments (solid after cooling) will interfere with the appearance and the density of the pebbles: glass, homogeneous and compact, with pumice stones and slag, vacuolated because having contained gas (the pumice stones float).

Magmatic rocks formed at depth are called plutonic (or intrusive)

They appear to us as a result of tectonic movements or by the action of erosion. They are formed inside the earth's crust by a very slow cooling of hundreds of thousands of years in general to depths of a few kilometers or tens of kilometers. The crystals are therefore often large (phenocrysts); the rocks are called granular or holocrystalline, they have had time to crystallize entirely. In most cases, the crystals are all about the same size, but sometimes some are much larger than others and are called porphyroid rocks.

As for volcanic rocks, the color depends on the composition and again the silica content (acidity) is used to classify these rocks. From the lightest (the most acidic) to the darkest, we find, for example, granite, syenite, gabbro or peridotite. It is said classically that granite has the composition of a rhyolite; but it is entirely crystallized. The gabbros correspond for example to basalts, etc. However, the magmas at the origin of plutonic rocks and volcanic rocks are different.

Questions

Q0 - Take a picture of yourself, or your distinctive geocacher object, or your nickname written on a piece of paper or in your hand... in front of the panorama, and attach it to your log or your answers

Q1 - How would you describe the magma rock in front of you (hardness, color, presence of minerals, shape)

From your observation and the elements of the course above

Q2 - Is it an effusive or plutonic magmatic rock? Why ?

Q3 - Considering the more or less gaseous nature of this rock, what type of volcanism would be at the origin?

Q4 - Considering the structure of this rock, and your answer to the previous question, how quickly would it have formed?

Q5 - Considering the color of this rock, its acidity, the rate of presence of quartz, what would be this rock according to you (among those given as an example)?