Introduction
Avec cette Earthcache, nous allons nous intéresser aux roches typiques de la région que l’on peut observer à Caen. Leur observation va nous permettre de découvrir des spécimens de différentes familles de roches.
Généralité sur les roches
Les roches sont des assemblages de minéraux. En fonction de leur mécanisme de formation, on peut les classer en 4 grandes familles :
- Les roches magmatiques : refroidissement d’un magma,
- Les roches sédimentaires : précipitation ou dépôts de particules,
- Les roches métamorphiques : transformation d’une roche du fait de son positionnement dans les conditions nouvelles de pression et température,
- Les roches mantelliques : issues du manteau terrestre.
Le schéma de principe ci-dessous illustre les principaux mécanismes observés :
1/ Les roches magmatiques
Elles sont formées à partir de roches fondues. Certaines se sont formées dans les premiers stades de développement de la Terre. Tous les autres types de roches sont des dérivés de roches magmatiques et mantelliques.
Roches magmatiques de gauche à droite : gabbro, andésite, pegmatite, basalte, pierre ponce, porphyre, obsidienne, granite rose et tuf.
Dans cette famille, on retrouve les roches volcaniques comme le basalte et des roches plutoniques comme le granite.
Les roches volcaniques ont une structure microlitique avec parfois quelques rares phénocristaux (c’est à dire assez gros pour être visible à l’œil nu). Ces roches sont issues d’un refroidissement rapide du magma.
Les roches plutoniques ont une structure grenue avec des grains angulaires (cristaux) jointifs et visibles à l’œil nu. Ces roches se sont solidifiées profondément sous terre où le processus de cristallisation était lent.
2/ Les roches sédimentaires
Elles sont des produits de la consolidation de sédiments meubles qui peuvent être des morceaux ou particules de roches.
Il existe trois principaux types de roches sédimentaires : mudstone (boue calcaire), grès, calcaire.
Roches sédimentaires de gauche à droite : bauxite, gypse, grès, dolomie, charbon, dolomite, calcaire (craie), conglomérât, silex
La formation de ces roches est divisée en deux grandes catégories :
- Les roches sédimentaires détritiques (ex: le grès) sont constituées d’au moins 50% de débris qui sont le plus souvent issus de l’érosion d’autres roches et plus rarement issus de squelettes d’organismes vivants.
- Les roches sédimentaires chimiques (ex: la bauxite, le silex) sont formées par des dépôts minéralogiques liés à des équilibres chimiques qui se forment dans certaines conditions de température et de pression.
3/ Les roches métamorphiques
Elles sont dérivées d'autres roches préexistantes par des changements minéralogiques et/ou structurels. Le métamorphisme a lieu à l'état solide et à une pression et une température élevée généralement en profondeur dans la croûte terrestre.
Roches métamorphiques de gauche à droite : quartzite, gneiss, greisen, épidote, anthracite, éclogite, marbre, ardoise, cornéenne
Comme l’illustre le tableau suivant sur quelques exemples, la classification de ces roches est faite à partir de la roche initiale avant métamorphisme :
4/ les roches mantelliques
La dernière famille de roches regroupe les roches mantelliques. Comme leur nom l’indique, elles sont formées dans le manteau terrestre. Ce sont les roches les plus abondantes sur Terre mais elles sont rarement visibles dans des affleurements de surface.
Ces roches ont une structure grenue. Elles sont composées d’Olivine (qui leur donne leur couleur verte), de pyroxènes et un peu de minéral alumineux dont la nature dépend de la profondeur.
Exemple de péridotite.
Les roches de la Salle de l’Échiquier
Dans cette partie du château de Caen, nous sommes devant la Salle de l’Échiquier. Ce lieu est intéressant d’un point de vue géologique car il permet d’observer des roches issues de plusieurs familles décrites dans le paragraphe précédent :
- La pierre de Caen
- Le grès de May
- La granodiorite cadomienne
- L’ardoise
Ces roches sont typiques de la région et sont les plus utilisées à Caen. La pierre de Caen (calcaire) est utilisée pour les constructions, le grès de May pour les pavés, la granodiorite cadomienne pour les bordures de trottoir et l’ardoise pour les couvertures de toit.
1/ la pierre de Caen
Dans la Earthcache (GC5583A) non loin de là, vous avez une belle description de la pierre de Caen. N’hésitez pas à vous y référer.
Exemple de Pierre de Caen
Comme le montre la photo, la Pierre de Caen est une roche de calcaire très homogène. Cette pierre a un grain fin sur fond blanc crème uni à petits trous ; selon le niveau d’extraction et selon l’éclairage, la pierre apparaît blanche ou légèrement ocre. Sa faible teneur en argile et sa forte teneur en carbonate de calcium, toujours supérieure à 90%, en font une pierre de construction de qualité.
La bonne résistance au gel de la Pierre de Caen est due à la présence du calcin, pellicule superficielle finement cristallisée, peu perméable. Ce calcin est formé lorsque la pierre est extraite de la carrière. Au cours du séchage, lorsque l’eau interstitielle quitte les pores de la roche par évaporation, le carbonate de calcium dissous précipite à la surface ; ainsi, les pores superficiels sont oblitérés par un remplissage de cristaux microscopiques de calcite et il se forme une pellicule durcie et imperméable à la surface de la pierre.
Altération de la Pierre de Caen
Quand la pellicule de calcin est détruite, la pierre prend un aspect pulvérulent, elle perd son étanchéité et peut alors se dégrader rapidement par dissolution.
2/ le grès de May
Le Grès de May est issu de l’agrégation et la cimentation de grains de sable. Il s'agit d'une roche cohérente et dure. Ces grains de sable sont composés d’un fort pourcentage de quartz grisâtre (85 à 99%) avec des micas (biotite, muscovite) et un peu de feldspaths.
Exemple de Grès de May
De teinte claire, le Grès de May se présente en bancs massifs réguliers et homogènes, à cassure nette. Les teintes bigarrées, verdâtres, ocre à rouges que l’on voit sur la photo sont post-sédimentaires. La coloration rougeâtre est due à des hydrolyses de biotites qui libèrent du fer oxydé.
Ancienne carrière de grès de May
3/ la granodiorite cadomienne de Vire
Exemple de granodiorite cadomienne
La granodiorite est constituée de quartz (gris), de feldspaths (minéraux clairs) et de biotite (noire). L’analyse modale (pourcentages volumiques) typique est : plagioclases 35 %, quartz 30 %, orthose 20 %, biotite 12 %, muscovite 1,5 %, cordiérite 1%.
Celle de Vire est une roche grenue à grain moyen (2 à 4 mm) de couleur gris-bleu.
Exemple d’enclave dans une roche de granodiorite
Dans cet exemple, on distingue des enclaves sombres surmicacées (ce sont les tâches sombres). Ces enclaves sont constituées essentiellement de biotite et de feldspaths. Elles représentent des reliquats de la fusion de la croûte inférieure ou des fragments de socle profond remontés par le magma. Cette particularité est souvent un bon moyen d’identification d’une granodiorite cadomienne de Vire.
Exemple d’un moellon de granodiorite
Dans cet autre exemple, légèrement altérée, la surface présente une patine rousse (due à la libération d’oxydes de fer au contact de l’eau). La cassure révèle la couleur gris bleu caractéristique de la granodiorite cadomienne.
L’exploitation de la granodiorite cadomienne a connu son apogée dans la première moitié du 20ème siècle. Elle a fourni des pierres d’appareil, des pavages et pierres tombales que l’on peut trouver jusqu’à Paris. Actuellement la granodiorite de Vire subit la concurrence de granites d’importation (Chine entre autres) et il n’existe plus qu’une seule carrière en activité, près de Saint-Michel-de-Montjoie.
Les sources bibliographiques
- http://www.sandatlas.org/igneous-rocks/,
- https://meteorites-cyber-agadir-ma.blogspot.com/p/les-types-de-roches.html,
- https://lesdefinitions.fr/conglomerat,
- https://cours.polymtl.ca/PBedard/glq1100/roches/chert/chert.html,
- https://www.pairform.fr/doc/17/138/463/web/co/5_2_2_1.html,
- https://www.bcpst.eu/ressources/2019/07/26/les-roches-mantelliques/
- http://lithotheque.online.fr/precamb/vire/exploitation.html,
- https://geologie.discip.ac-caen.fr/mesozoi/bathoni/calcaen/pierrecaen/piercaen4.htm
- https://geologie.discip.ac-caen.fr/paleozoi/delaizeamay/gresmay/gresmay.htm
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Rappel concernant les Earthcaches: Il n'y a pas de conteneur à rechercher ni de logbook à renseigner. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions et de me renvoyer les réponses.
Question 1 : pouvez-vous me donner les familles des 4 roches normandes évoquées dans cette Earthcache ?
Question 2 : Dans la photo ci-dessous, pouvez-vous me décrire ce qu’il y a sous le rectangle rouge ? Pouvez-vous expliquer pourquoi la roche est dans cet état ?
Question 3 : Pouvez-vous me donner les couleurs de grès des pavés devant vous ? Pourquoi de telles différences de couleur ?
Question 4 : Sur les plots de granodiorite, observez-vous des enclaves ? Si oui, combien environ ? Pourquoi sont-elles là ?
Introduction
With this Earthcache, we will be interested in the typical rocks of the region that can be observed in Caen. Their observation will allow us to discover specimens of different rock families.
General information on rocks
Rocks are assemblies of minerals. According to their formation mechanism, they can be classified into 4 main families:
- Magmatic rocks: cooling of a magma,
- Sedimentary rocks: precipitation or deposits of particles,
- Metamorphic rocks: transformation of a rock due to its positioning in new conditions of pressure and temperature,
- The mantle rocks: from the earth's mantle.
1/ Magmatic rocks
They are formed from molten rocks. Some were formed in the early stages of the Earth's development. All other rock types are derivatives of magmatic and mantle rocks.
In this family, we find volcanic rocks like basalt and plutonic rocks like granite.
Volcanic rocks have a microlitic structure with sometimes a few rare phenocrysts (i.e. large enough to be visible to the naked eye). These rocks are the result of a rapid cooling of magma.
Plutonic rocks have a gritty structure with angular grains (crystals) joined and visible to the naked eye. These rocks solidified deep underground where the crystallization process was slow.
2/ Sedimentary rocks
They are products of the consolidation of loose sediments which can be pieces or particles of rock.
There are three main types of sedimentary rocks: mudstone, sandstone and limestone.
The formation of these rocks is divided into two main categories:
- Detrital sedimentary rocks (e.g. sandstone) are made up of at least 50% debris that is most often derived from the erosion of other rocks and more rarely from the skeletons of living organisms.
- Chemical sedimentary rocks (e.g. bauxite, flint) are formed by mineralogical deposits related to chemical equilibrium which are formed under certain conditions of temperature and pressure.
3/ Metamorphic rocks
They are derived from other pre-existing rocks by mineralogical and/or structural changes. Metamorphism takes place in the solid state and at high pressure and temperature generally deep in the earth's crust.
The classification of these rocks is made from the initial rock before metamorphism.
4/ The mantle rocks
The last family of rocks includes the mantle rocks. As their name indicates, they are formed in the Earth's mantle. They are the most abundant rocks on Earth but they are rarely visible in surface outcrops.
These rocks have a gritty structure. They are composed of Olivine (which gives them their green color), pyroxenes and some aluminous mineral whose nature depends on the depth.
The rocks of the Salle de l’Échiquier
In this part of the castle of Caen, we are in front of the Salle de l’Echiquier. This place is interesting from a geological point of view because it allows us to observe rocks from several families described in the previous paragraph:
- The stone of Caen
- The sandstone of May
- Cadomian granodiorite
- Slate
These rocks are typical of the region and are the most used in Caen. Caen stone (limestone) is used for buildings, May sandstone for paving stones, Cadomian granodiorite for curbs and slate for roofing.
1/ Caen stone
In the Earthcache (GC5583A) not far from there, you have a nice description of the Caen stone. Feel free to refer to it.
Caen stone is a very homogeneous limestone. This stone has a fine grain on a plain creamy white background with small holes; depending on the level of extraction and the lighting, the stone appears white or slightly ochre. Its low clay content and high calcium carbonate content, always above 90%, make it a quality building stone.
The good frost resistance of Caen stone is due to the presence of cullet, a finely crystallized surface film that is not very permeable. This cullet is formed when the stone is extracted from the quarry. During the drying process, when the interstitial water leaves the pores of the rock by evaporation, the dissolved calcium carbonate precipitates to the surface; thus, the superficial pores are obliterated by a filling of microscopic crystals of calcite and it forms a hardened and impermeable film on the surface of the stone.
When the calcite film is destroyed, the stone takes on a powdery appearance, it loses its waterproofing and can then rapidly degrade by dissolution.
2/ The sandstone of May
The May Sandstone is derived from the aggregation and cementation of sand grains. It is a coherent and hard rock. These sand grains are composed of a high percentage of greyish quartz (85 to 99%) with micas (biotite, muscovite) and a little bit of feldspars.
Of light color, the May Sandstone is presented in regular and homogeneous massive banks, with clear break. The variegated, greenish, ochre to red hues seen on the picture are post-sedimentary. The reddish coloration is due to hydrolysis of biotites that release oxidized iron.
3/ Cadomian granodiorite from Vire
Granodiorite consists of quartz (gray), feldspars (light minerals) and biotite (black). The typical modal analysis (volume percentages) is: plagioclase 35%, quartz 30%, orthoclase 20%, biotite 12%, muscovite 1.5%, cordierite 1%.
That of Vire is a medium grained rock (2 to 4 mm) of grey-blue color.
In this rock, one can find dark enclaves overmicaceous (these are the dark spots). These enclaves are essentially constituted of biotite and feldspars. They represent remnants of the melting of the lower crust or fragments of deep basement brought up by the magma. This feature is often a good way to identify a Cadomian granodiorite from Vire.
This rock, when it is altered, can have a reddish patina on the surface (due to the release of iron oxides in contact with water).
The exploitation of Cadomian granodiorite reached its peak in the first half of the 20th century. It provided stones of apparatus, paving stones and tombstones which one can find until Paris. Nowadays, the granodiorite of Vire suffers from the competition of imported granites (China among others) and there is only one quarry in activity, near Saint-Michel-de-Montjoie.
Bibliographic sources
- http://www.sandatlas.org/igneous-rocks/,
- https://meteorites-cyber-agadir-ma.blogspot.com/p/les-types-de-roches.html,
- https://lesdefinitions.fr/conglomerat,
- https://cours.polymtl.ca/PBedard/glq1100/roches/chert/chert.html,
- https://www.pairform.fr/doc/17/138/463/web/co/5_2_2_1.html,
- https://www.bcpst.eu/ressources/2019/07/26/les-roches-mantelliques/
- http://lithotheque.online.fr/precamb/vire/exploitation.html,
- https://geologie.discip.ac-caen.fr/mesozoi/bathoni/calcaen/pierrecaen/piercaen4.htm
- https://geologie.discip.ac-caen.fr/paleozoi/delaizeamay/gresmay/gresmay.htm
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Reminder about Earthcaches: There is no container to search or logbook to fill in. Just go to the location, answer the questions and send me back the answers.
Question 1 : can you give me the families of the 4 rocks mentioned in this Earthcache?
Question 2 : In the picture below, can you describe what is under the red rectangle? Can you explain why the rock is in this condition?
Question 3 : Can you tell me the sandstone colors of the paving stones in front of you? Why are there such differences in color?
Question 4 : On the granodiorite blocks, do you observe any enclaves? If so, how many ? Why are they there ?