Altération du granite au Jardin de l’eau
Le granite, assez commun en France, est une roche réputée pour sa dureté et sa résistance.
Pourtant, malgré ses qualités, cette roche n’est pas indestructible. Soumis aux conditions extérieures, le granite finit à la longue par s’altérer.
Présentation du granite
Le granite est une roche magmatique à structure grenue (formée de grains), entièrement cristallisée et dont les cristaux sont bien visibles à l’œil nu (phénocristaux).
Ces minéraux en grains sont de plusieurs natures :
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du quartz principalement (c’est de la silice pure SiO2)
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des micas : ce sont des minéraux feuilletés. On a essentiellement du mica noir (ou biotite) surtout riche en magnésium, en potassium et en fer mais aussi du mica blanc (ou muscovite) surtout riche en aluminium et en potassium.
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des feldspaths : feldspaths potassiques (orthose, microcline..) et feldspaths plagioclases (albite, anorthite..).
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un certain nombre d’autres minéraux peuvent aussi se rencontrer dans le granite. On peut citer : hornblende, grenats, magnétite, apatite, zircon…
Fracturation du granite
Lors de sa cristallisation, le granite (roche magmatique) se trouve à l’intérieur de la croûte terrestre, en profondeur. C’est un soulèvement ultérieur (mouvement de l’écorce terrestre) et des mécanismes d’érosion des couches supérieures qui lui permettent de se retrouver en surface.
Si le granite est une roche dure et résistante, il manque en effet de souplesse. C’est ainsi que, lors des mouvements de l’écorce terrestre et au cours de son refroidissement, le granite, sous l’action des contraintes, va se fissurer. Les fractures apparues (qui portent le nom de diaclases) faciliteront l’altération en permettant à l’eau ou aux racines des plantes de pénétrer plus facilement à l’intérieur de la roche. Sans ces diaclases, le granite, roche imperméable ne s’altérerait que difficilement. Et si la surface de la roche était nue, l’eau, ruissellerait à la surface mais ne stagnerait pas, d’où une altération très réduite. L’altération se fera donc préférentiellement juste sous la litière, ainsi que le long des zones où l’eau circule : les fissures et les diaclases.
La présence de végétation (racines, herbes, lichens, mousses...) permet à l'eau de rester en contact du granite.
Altération du granite
Les principaux agents d’altération sont :
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l’eau : elle agit de deux façons. D'abord par hydratation (addition d’eau à un composé sans modification chimique de celui-ci). Chez les micas par exemple, l'eau peut se glisser entre les feuillets du minéral, provoquer son gonflement, ce qui va peu à peu désolidariser les grains de la roche. L'eau agit aussi par hydrolyse (décomposition d’une substance sous l’action de l’eau).
-
les végétaux qui ont pu s’implanter à la surface du massif (action des racines dans les diaclases et action des molécules organiques issues de la décomposition de ces végétaux)
Chacun des minéraux du granite réagit différemment à l’altération :
- Le mica noir (ou biotite)
A cause de la présence de fer dans sa composition, il va se transformer assez rapidement en hydroxyde de fer et en argile.
-Le mica blanc (ou muscovite)
Il ne s’altère guère. Il va d'abord se fragmenter en petites paillettes de même composition chimique : la séricite. Une hydrolyse est cependant possible qui conduira par perte de potassium à de l'illite puis à de la kaolinite ou à des smectites selon les conditions.
-Le quartz
Il est inaltérable. Une fois séparé des autres éléments, il fournit l'essentiel du sable
-Les feldspaths
Par hydrolyse, ils vont se transformer en argiles (illite, kaolinite, gibbsite, smectites…). Selon les conditions, ces hydrolyses pourront se faire selon des réactions différentes et donc conduire à des composés différents. De plus tous les feldspaths ne sont pas sensibles de la même façon à l'hydrolyse (les feldspaths potassiques sont les plus résistants ; puis viennent les feldspaths sodiques et enfin les feldspaths calciques). Les phénocristaux, présents dans certains granites, résisteront mieux à l'altération.
Évolution du granite au cours de l’altération
Un granite altéré puis « pourri » va donc se distinguer d’un granite sain par une couleur plus rouille ou jaunâtre, une fragilisation progressive, une surface plus rugueuse et un aspect mat des cristaux de feldspaths.
L’altération se poursuivant, ce granite « pourri » va se désagrégé et se réduire à un amas de grains, formant une sorte de sable grossier, l’arène granitique (d’arena, le sable en latin). Celle-ci s’accumulera à la base de l’affleurement ou entre les blocs de granite non encore altérés, tandis que les eaux de ruissellement et d’infiltration emporteront les composés solubles issus de l’hydrolyse.
Arénisation (n. f.) du latin arena, sable ; en anglais granular desintegration : Altération des roches granitiques ou gneissiques, due au contact permanent des eaux de lessivage et conduisant à la formation d'une arène, par désagrégation des feldspaths et altération des micas. Ce phénomène se produit sous la surface et peut déboucher sur la création de cuvettes en lieux et places de massifs granitiques, et/ou, sur le littoral, au nourrissage de plages de sables clairs car composés presque uniquement de grains de quartz.
Alteration of granite in the Jardin de l'EauGranite, quite common in France, is a rock renowned for its hardness and resistance.
However, despite its qualities, this rock is not indestructible. Subject to external conditions, granite will eventually deteriorate.
Presentation of granite
Granite is a magmatic rock with a grainy structure (formed of grains), entirely crystallized and whose crystals are clearly visible to the naked eye (phenocrysts).
These granular minerals are of several types:
- mainly quartz (this is pure silica SiO2)
- micas: these are flaky minerals. We have mainly black mica (or biotite) especially rich in magnesium, potassium and iron but also white mica (or muscovite) especially rich in aluminum and potassium.
- feldspars: potassium feldspars (orthose, microcline ..) and plagioclase feldspars (albite, anorthite ..).
- a number of other minerals can also be found in granite. We can cite: hornblende, garnets, magnetite, apatite, zircon ...
Granite fracturing
During its crystallization, granite (igneous rock) is found deep inside the earth's crust. It is a subsequent uplift (movement of the earth's crust) and erosion mechanisms of the upper layers that allow it to end up on the surface.
If granite is a hard and resistant rock, it lacks flexibility. Thus, during the movements of the earth's crust and during its cooling, the granite, under the action of the stresses, will crack. The fractures that have arisen (which are called joints) will facilitate weathering by allowing water or plant roots to penetrate more easily inside the rock. Without these joints, granite, an impermeable rock, would hardly deteriorate. And if the surface of the rock was bare, water would run off the surface but not stagnate, resulting in very little weathering. The deterioration will therefore preferably occur just under the litter, as well as along the areas where the water circulates: cracks and joints.
The presence of vegetation (roots, grasses, lichens, mosses ...) allows the water to stay in contact with the granite.
Granite alteration
The main agents of alteration are:
water: it works in two ways. First by hydration (adding water to a compound without chemical modification of it). In micas, for example, water can slip between the layers of the mineral, causing it to swell, which will gradually separate the grains from the rock. Water also works by hydrolysis (decomposition of a substance under the action of water).
plants that have been able to take root on the surface of the bed (action of the roots in the joints and action of organic molecules resulting from the decomposition of these plants)
Each of the minerals in granite reacts differently to weathering:
- Black mica (or biotite)
Due to the presence of iron in its composition, it will transform quite quickly into iron hydroxide and clay.
-White mica (or muscovite)
It hardly changes. It will first fragment into small flakes of the same chemical composition: sericite. However, hydrolysis is possible which will lead, by loss of potassium, to illite then to kaolinite or to smectites depending on the conditions.
-Quartz
It is unalterable. Once separated from the other elements, it provides most of the sand
-Feldspars
By hydrolysis, they will turn into clays (illite, kaolinite, gibbsite, smectites…). Depending on the conditions, these hydrolyses may be carried out according to different reactions and therefore lead to different compounds. Furthermore, all feldspars are not sensitive to hydrolysis in the same way (potassium feldspars are the most resistant; then come sodium feldspars and finally calcium feldspars). The phenocrysts, present in some granites, will resist weathering better.
Evolution of granite during weathering
An altered and then "rotten" granite will therefore be distinguished from a healthy granite by a more rusty or yellowish color, progressive embrittlement, a rougher surface and a matt appearance of the feldspars crystals.
As weathering continues, this "rotten" granite will disintegrate and reduce to a mass of grains, forming a kind of coarse sand, the granite arena (of arena, sand in Latin). This will accumulate at the base of the outcrop or between the blocks of granite not yet weathered, while runoff and infiltration water will wash away the soluble compounds resulting from hydrolysis.
Arénisation (n. F.) From the Latin arena, sand; in English granular disintegration: Alteration of granitic or gneissic rocks, due to the permanent contact of the leaching water and leading to the formation of an arena, by disintegration of feldspars and alteration of micas. This phenomenon occurs under the surface and can lead to the creation of basins in places and places of granite massifs, and / or, on the coast, to the nourishment of beaches of clear sands because composed almost entirely of grains of quartz.
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This task is mandatory and allowed by the guidelines updated in june 2019.
Question 1
Que pouvez-vous observer sous la zone rouge ?
What can you observe under the red zone ?
Question 2
Décrivez précisement ce que vous pouvez observer sous la zone bleue ?
Describe precisely what can you observe under the blue zone ?
Question 3
Comment expliquez-vous le phénomène observé à la question 2 ?
How do you explain the phenomenon observed in question 2 ?
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