Introduction
Avec cette série de Earthcaches citadines, nous allons nous intéresser aux roches typiques de la région que l’on peut observer en se promenant dans Le Havre. Cette balade va nous permettre de découvrir des spécimens de différentes familles de roches.
L’étape 5 de la série est la quartzite (famille des roches métamorphiques). Dans cette étape, nous allons nous intéresser aux cristaux de quartz.
Pour plus d’information sur les roches métamorphiques, vous pouvez vous référer aux descriptifs de l’étape 7 de cette série (§ Généralité sur les roches métamorphiques).
La quartzite
Exemple de quartzite
Le quartzite est une roche métamorphique non feuillée qui se compose principalement de quartz. C'est généralement une roche blanche à gris pâle, mais se présente dans d'autres couleurs, y compris le rouge et le rose (de l'oxyde de fer), le jaune, le bleu, le vert et l'orange. La roche a une surface granuleuse avec une texture de papier de verre, mais se polit en un éclat vitreux.
Il existe deux types de quartzite :
- le quartzite métamorphique, issu de la recristallisation d'un grès, d'une radiolarite ou d'un filon de quartz ;
- le quartzite sédimentaire, issu de la cimentation par diagenèse d'un grès.
La différenciation entre ces deux types est impossible avec un seul échantillon.
Le quartz
Exemple de cristal de roche
Sous le nom de silice on désigne la combinaison chimique SiO2, composée d’oxygène et de silicium. L’oxygène représente environ 60% des atomes de la croûte continentale et le silicium 20 %. La silice libre cristallise habituellement sous forme de quartz.
Dans l’étape 6 de cette série, nous avons vu que le quartz était le minéral le plus abondant de l'écorce terrestre (à lui seul près de 13 % de la croûte terrestre). Il pouvait se trouver sous la forme de veines et en grains dans de nombreuses roches. On le trouve également sous forme de cristaux.
Les beaux cristaux de quartz, appelés cristaux de roche, se forment dans les fissures des roches siliceuses par un processus dit “hydrothermal”. Ils ont des tailles qui peuvent atteindre plusieurs mètres.
L’eau sous haute pression et à haute température a le pouvoir de dissoudre partiellement la silice. Ce sont des eaux très chaudes, riches en sels minéraux, qui circulent dans les roches et précipitent leur excès de silice sur les parois des fissures, au fur et à mesure que la température et la pression s’abaissent.
Ces solutions hydrothermales peuvent avoir deux origines :
- les eaux d’infiltration qui, venant de la surface, se réchauffent au contact des roches chaudes de profondeur, s’enrichissent en silice qu’elles déposent ensuite plus loin, au contact de roches plus froides,
- les solutions hydrothermales issues directement du stade final de refroidissement de massifs granitiques.
En général, les solutions hydrothermales ne renferment pas uniquement de la silice : le quartz est souvent accompagné d’autres minéraux. Ainsi, les fissures qu'on rencontre dans les roches cristallines des Alpes renferment très souvent, en plus du quartz, des feldspaths, et de la calcite, minéraux qui sont accompagnés plus rarement d'hématite, de rutile, de tourmaline, d'anatase, de sphène etc…
Les formes cristalines du quartz
Il faut que la température des solutions soit assez élevée pour que le quartz cristallise en beaux cristaux transparents.
Lorsque la température est plus basse, il y a dépôt de quartz blanc laiteux, rarement bien cristallisé, mais qui, le plus souvent, remplit uniformément les fissures, marquant les roches de longues zébrures blanches.
A plus basse température encore, la silice forme sur les parois des cavités et des fissures des encroûtements de calcédoine, une forme microcristalline de silice, ou d’opale, une variété amorphe.
Les cristaux de quartz
Le quartz ordinaire (dit quartz α) cristallise dans le système rhomboédrique. Sa symétrie est dictée par la présence d’un axe vertical ternaire et de trois axes binaires horizontaux.
La forme la plus courante du quartz se compose du prisme hexagonal et de deux rhomboèdres ayant chacun un développement différent (ce qui permet de les distinguer).
Les faces du prisme sont souvent striées horizontalement. A ces formes courantes s’ajoute parfois le trapézoèdre dont les petites faces se placent au haut de celles du prisme, à gauche si le quartz est gauche, à droite dans le cas contraire. Plus rarement encore, on peut voir apparaître les faces de la bipyramide trigonale.
Schéma typique d’un cristal de quartz α
L’ensemble de ces cristaux sont souvent disposés en forme de gerbe.
Les quartz colorés
Certains cristaux de quartz sont colorés. Plusieurs causes possibles sont à l’origine de ces colorations occasionnelles :
- présence de traces d’oxydes de fer ou de manganèse,
- fines inclusions de minéraux étrangers,
- perturbation du réseau cristallin dû à une radioactivité naturelle.
L’améthyste est une variété de quartz dont la couleur varie du mauve au violet. La couleur est souvent plus marquée aux extrémités des cristaux que dans le corps du prisme. Chauffée, elle se décolore et devient jaune brunâtre.
La Citrine
La citrine est une variété de quartz teintée en jaune. Elle est beaucoup plus rare que l’améthyste.
Quartz fumé
Le quartz fumé est coloré en brun plus ou moins foncé. Les quartz les plus foncés deviennent presque noirs. On les appelle alors morions. La coloration est due à une perturbation du réseau cristallin par des radiations radioactives naturelles. Une fois chauffé, le quartz fumé perd sa couleur.
Les sources bibliographiques
- https://docplayer.fr/85966-Presque-tout-sur-le-quartz.html
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Quartzite
Pour valider la Earthcache
ATTENTION, vous êtes sur la digue du port de plaisance du Havre, veuillez respecter les lieux et n’hésitez pas de ramasser les déchets.
Outils nécessaires pour les questions de terrain : un mètre, un peu d’observation et de patiente.
Pour pouvoir valider cette EarthCache, vous devrez répondre correctement aux questions suivantes et ajouter à votre log une photo de vous, de votre GPS ou de votre pseudo au waypoint de la cache (OPTION). Cette photo permettra de valider le « trouvé » en cas de mauvaise réponse aux questions.
Merci d’envoyer vos réponses via mon profil ou via la messagerie geocaching.com, ne les donnez pas dans votre log. Les logs enregistrés sans réponses seront supprimés.
Vous pouvez loguer la cache "trouvé" sans attendre ma confirmation, je vous contacterai en cas de problème.
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 : Dans quelles conditions obtient-on un cristal de roche ?
Question 2 : Comment peut-on distinguer un quartzite sédimentaire et un quartzite métamorphique ?
Question 3 : Allez au WP de la cache (voir photo). Pouvez-vous décrire ce que vous observez à l'intérieur du cercle ? Type de cristaux ? Forme ? Taille ? Couleur ?
With this series of urban Earthcaches, we are going to be interested in the typical rocks of the region that we can observe while walking in Le Havre. This walk will allow us to discover specimens of different families of rocks.
The stage 5 of the series is the quartzite (family of the metamorphic rocks). In this step, we will be interested in quartz crystals.
For more information on metamorphic rocks, you can refer to the descriptions of step 7 of this series (§ General information on metamorphic rocks).
The quartzite
Quartzite is a non-foliated metamorphic rock that consists primarily of quartz. It is generally a white to pale gray rock, but occurs in other colors, including red and pink (from iron oxide), yellow, blue, green and orange. The rock has a grainy surface with a sandpaper texture, but polishes to a glassy sheen.
There are two types of quartzite:
- metamorphic quartzite, derived from the recrystallization of a sandstone, radiolarite, or quartz vein;
- sedimentary quartzite, resulting from the cementing by diagenesis of a sandstone.
The differentiation between these two types is impossible with a single sample.
The quartz
The chemical combination SiO2, composed of oxygen and silicon, is called silica. Oxygen represents about 60% of the atoms in the continental crust and silicon 20%. Free silica usually crystallizes as quartz.
In step 6 of this series, we saw that quartz was the most abundant mineral in the Earth's crust (alone nearly 13% of the crust). It could be found as veins and grains in many rocks. It is also found in the form of crystals.
The beautiful quartz crystals, called rock crystals, are formed in the cracks of siliceous rocks by a process called "hydrothermal". They have sizes that can reach several meters.
Water under high pressure and high temperature has the power to partially dissolve silica. These are very hot waters, rich in mineral salts, which circulate in the rocks and precipitate their excess of silica on the walls of the cracks, as the temperature and pressure are lowered.
These hydrothermal solutions can have two origins:
- seepage water which, coming from the surface, heats up in contact with the hot rocks at depth, is enriched in silica which it then deposits further away, in contact with colder rocks,
- hydrothermal solutions coming directly from the final stage of cooling of granitic massifs.
In general, the hydrothermal solutions do not contain only silica: quartz is often accompanied by other minerals. Thus, the cracks which one meets in the crystalline rocks of the Alps contain very often, in addition to quartz, feldspars, and calcite, minerals which are accompanied more rarely by hematite, rutile, tourmaline, anatase, sphene etc...
The temperature of the solutions must be high enough for the quartz to crystallize into beautiful transparent crystals.
When the temperature is lower, there is deposition of milky white quartz, rarely well crystallized, but which, more often, fills uniformly the cracks, marking the rocks of long white stripes.
At still lower temperatures, silica forms on the walls of cavities and cracks crusts of chalcedony, a microcrystalline form of silica, or opal, an amorphous variety.
Quartz crystals
Ordinary quartz (called α-quartz) crystallizes in the rhombohedral system. Its symmetry is dictated by the presence of a vertical ternary axis and three horizontal binary axes.
The most common form of quartz consists of the hexagonal prism and two rhombohedra each with a different development (which allows them to be distinguished).
The faces of the prism are often striated horizontally. To these common forms is sometimes added the trapezoid whose small faces are placed at the top of those of the prism, on the left if the quartz is left, on the right in the contrary case. Even more rarely, we can see the faces of the trigonal bipyramid.
All these crystals are often arranged in the form of a spray.
Colored quartz
Some quartz crystals are colored. Several possible causes are at the origin of these occasional colorations:
- presence of traces of iron or manganese oxides,
- fine inclusions of foreign minerals,
- disturbance of the crystal lattice due to natural radioactivity.
Amethyst is a variety of quartz whose color varies from mauve to violet. The color is often more marked at the ends of the crystals than in the body of the prism. When heated, it fades to a brownish yellow.
Citrine is a yellow-tinted variety of quartz. It is much rarer than amethyst.
Smoky quartz is colored more or less dark brown. The darkest quartz becomes almost black. They are then called morions. The coloring is due to a disruption of the crystal lattice by natural radioactive radiation. Once heated, smoky quartz loses its color.
Bibliographic sources
- https://docplayer.fr/85966-Presque-tout-sur-le-quartz.html
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Quartzite
To validate the Earthcache
ATTENTION, you are on the dyke of the marina of Le Havre, please respect the place and don't hesitate to pick up the waste.
Tools needed for the field questions: a meter, a little observation and patience.
In order to validate this EarthCache, you will have to answer the following questions correctly and add to your log a photo of you, your GPS or your nickname at the waypoint of the cache (OPTION). This photo will validate the "found" in case of wrong answers to the questions.
Please send your answers via my profile or via the geocaching.com messaging system, do not give them in your log. The logs recorded without answers will be deleted.
You can log the "found" cache without waiting for my confirmation, I will contact you in case of problem.
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 : Under what conditions is a rock crystal obtained?
Question 2 : How can we distinguish between a sedimentary quartzite and a metamorphic quartzite?
Question 3 : Go to the WP of the cache (see photo). Can you describe what you see inside the circle area? Type of crystals? Shape? Size? Color?