Traduction
Cette Earth Cache a pour but de vous faire (re)découvrir le métamorphisme et les marbres!
Le métamorphisme, c'est quoi?
Le métamorphisme désigne l'ensemble des transformations subies à l'état solide par une roche (sédimentaire, magmatique ou métamorphique) sous l'effet de modifications des conditions de température, de pression, de la nature des fluides minéralisés ou de la composition chimique de la roche.
Ces transformations amènent à une réorganisation des éléments dans la roche et à une recristallisation des minéraux. L'une des caractéristiques les plus directes du métamorphisme est la transformation minéralogique de la roche. De plus, des déformations accompagnement couramment le métamorphisme, notamment le métamorphisme régional, dans la mesure où les conditions portant des roches à des pressions et/ou des températures élevées sont couramment associées à des contraintes importantes, comme dans les cas des chaînes de collision.
Diagramme de température et pression du métamorphisme
Les principaux types de métamorphisme
Le métamorphisme régional (ou général) forme de grandes régions métamorphiques, caractéristiques de nombreuses chaînes de montagnes plissées. Typiquement, le métamorphisme régional suppose une élévation de température et de pression, c'est-à-dire un enfouissement produisant des températures élevées, contrôlées par la profondeur atteinte dans la croûte ou le manteau, et une déformation pour enregistrer les structures tectoniques.
Le métamorphisme de contact se produit dans la roche encaissante au contact de formations intrusives (pluton magmatique chaud). Il s'agit en quelque sorte d'une cuisson des terrains situés au contact direct ou à proximité de cette intrusion qui engendre, dès que son volume est important, une auréole de métamorphisme de largeur variable (de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres). Ce métamorphisme est surtout lié à l'élévation de température.
Le métamorphisme de choc, ou d'impact, n'a pas de relation génétique avec les autres types de métamorphisme. Il est provoqué sur Terre par de grosses météorites, percutant à grande vitesse la surface terrestre. Il est dû à un effet de choc extrême et peut produire des minéraux denses, formés normalement dans le manteau.
Le métamorphisme hydrothermal résulte de l'interaction d'une roche avec un fluide à haute température. La différence de composition entre la roche et le fluide engendre une série de réactions métamorphiques et métasomatiques. Le fluide hydrothermal peut être d'origine magmatique, métamorphique, de l'eau souterraine ou de l'eau océanique.
Les séquences métamorphiques
Séquence arénacée (sables): les grès et les arkoses vont donner des paragneiss et des quartzites.
Séquence pélitique ou argileuse: les argilites et les pélites vont donner des schistes, des micaschistes et des paragneiss.
Séquence calcaropélitique (calcaires et argiles): les marnes vont donner des calcschistes.
Séquence carbonatée: les calcaires et les dolomies vont donner des marbres et des skarns.
Séquence granitique: les granitoïdes vont donner des orthogneiss.
Séquence basique: les basaltes, gabbros, et diorites vont donner des schistes verts, des schistes bleus, des amphibolites et des éclogites.
Le marbre
Généralités
Le marbre est une roche métamorphique dérivée du calcaire et constituée principalement de calcite ou de dolomite, calcaire ou dolomie ayant été transformée généralement par métamorphisme régional ou plus rarement par métamorphisme de contact. Les conditions de formation sont de l'ordre de 2 à 5 tonnes au centimètre carré de pression, et d'une chaleur d’environ 400 degrés. Dans ce processus de transformation de la roche originelle, les structures sédimentaires sont effacées et la roche carbonatée recristallise en un amas de cristaux de calcite et/ou de dolomie engrenés de dimensions millimétriques à centimétriques. Les intercalations argileuses, les minéraux détritiques ou les oxydes minéraux présents dans le carbonate originel donnent alors au marbre diverses colorations et veinages polychromes.
Les marbres de la géologie présentent une grande diversité de coloris, bien que la couleur de base de la calcite soit le blanc. On y trouve fréquemment des veines appelées marbrures. Les veines et les coloris sont généralement dus à des inclusions d'oxydes métalliques. Certains types de marbre portent des noms particuliers, par exemple le cipolin ou la griotte.
Diagramme des marbre en fonction du pourcentage de silice (SiO2), d'oxyde de calcium (CaO) et d'oxyde de magnésieum (MgO).
Quelques types de marbres
Les brèches sont des roches formées d’éléments anguleux, de couleurs souvent variées et cimentées par de la calcite.
Brèche d’Alep (à gauche) et Brèche de Baixas (à droite)
Les griottes sont des brèches assez particulières provenant de l’éclatement de bancs calcaires qui leur donne une structure noduleuse.
Griotte rouge (à gauche) et Campan vert (à droite)
Formation du marbre griotte
Les marbres concrétionnés sont des marbres comportant de larges taches blanches sur fond rouge.
Marbre Incarna Turquin
Les marbres veinés comportent des veines variées sur un fond uniforme mais dont le dessin présente une certaine irrégularité.
Marbre Portor
Les brocatelles sont des marbres agglomérés de coquilles en fragments à peine reconnaissables.
Brocatelle violette
Les lumachelles ou coquillés, dans lesquels les coquilles identifiables sont présentes en abondance.
Lumachelle de Lourdes (à gauche) et Coquillier de Bilbao (à droite)
Le cipolin.
Cipolin
Les marbres unicolores compacts sont à peu près limités au noir et au blanc. Exemple : le noir de Mazy, très utilisé pour les pendules au XIXe siècle, et le blanc de Carrare.
Marbre noir de Mazy
Marbre blanc de Carrare
Les marbres cristallins saccharoïdes sont des marbres blancs, tels que le Paros en Grèce, le Carrare en Italie ou le Saint Béat dans les Pyrénées.
Marbre de Paros
L’identification d’un marbre est difficile, car ce n’est pas une roche parfaitement homogène. Il existe des milliers de carrières sur la planète et, dans chaque carrière, on peut trouver des couleurs totalement différentes. Par exemple, le Campan vert et le Campan Rubané sont issus de la même carrière de Campan en Hautes-Pyrénées. Il est donc important d’identifier les fossiles quand il en comporte et d’examiner sa structure.
Campan vert (à gauche) et Campan Rubané (à droite)
Le skarn
Généralités
Le mot "skarn" est un ancien juron de mineur suédois, équivalent de l'interjection "merde", qui exprime la déception du mineur découvrant du stérile au lieu de minerai riche. Un skarn marque en effet souvent la bordure d'une zone minéralisée et donc sa fin.
Le skarn est une roche calcaro-silicatée résultant de la transformation de carbonates (en général, des marbres) au contact d'une intrusion magmatique. Il peut provenir d'un métamorphisme régional ou plus rarement de contact, et peut comporter une grande variété de minéraux, en fonction de ceux présents dans le protolithe calcaire ou dolomitique d'une part, et le pluton intrusif (en général granitique) de l'autre. L'apport et la transformation de minéraux se fait également par les fluides hydrothermaux d'origine magmatique, métamorphique, météorique, marine, ou même un mélange de ces éléments.
Les masses de skarns comportent fréquemment des niveaux monominéraux (grenatites par exemple), et peuvent renfermer des concentrations exploitables. Certains des meilleurs gisements de cuivre, de nickel, d'or, de plomb, de molybdène, d'étain, de tungstène et de zinc dans le monde se trouvent dans des skarns. Outre les minéraux riches en métaux, d'autres minéraux composent les skarns: de nombreux types de grenats et une gamme de pyroxènes et d'amphiboles.
Formation des skarns
Quelques skarns et minéraux de skarn
Skarn de Russie
Skarn de Mile Breccia
Skarn d'Hilarion Mine en Grèce
Skarn de Cantung Mine dans les montagnes Mackenzie au Canada
Epidote et grenats du skarn de Denny Mountain, état de Washington
Lexique
- amphiboles: famille de minéraux de silicates de fer, de calcium ou de magnésium, généralement de couleur sombre, entrant en partie dans la constitution des roches magmatiques et métamorphiques.
- calcite: carbonate naturel de calcium, constituant principal de nombreuses roches sédimentaires.
- dolomite: minéral constitué d'un carbonate de calcium et de magnésium, présent dans de nombreux filons dans les terrains sédimentaires.
- épidote: minéral silicate composé de calcium, aluminium et fer, généralement de couleur verte, présent dans les roches métamorphiques, hydrothermales, métasomatiques de contact.
- grenat: famille de minéraux présents dans les roches métamorphiques, de formule X3Y2(SiO4)3, où X peut être du calcium, du fer, du magnésium ou du manganèse, et Y du fer, de l'aluminium ou du chrome. Les plus courants sont les grossulaires (verts) et les almandins (orangé brun).
- métasomatisme: remplacement d'un minéral par un autre, atome par atome, molécule par molécule, consécutif de la circulation de fluides réactifs dans le matériau rocheux, induisant un apport externe ou un départ de certains éléments chimiques.
- pluton magmatique: massif cristallin formé de roches plutoniques, constituant une grosse masse ovoïde.
- protolithe: roche originale avant sa transformation par un phénomène géologique, comme le métamorphisme mais aussi les déformations tectoniques, de métasomatose ou d'altération.
- pyroxènes: famille de minéraux de silicates, riches en magnésium, fer, calcium, aluminium ou en sodium, ils sont des composants courants des roches magmatiques et métamorphiques.
- stérile: couche géologique intermédiaire sans intérêt d’exploitation.
Sources
Comment valider cette Earth Cache
Petit rappel concernant les "Earth Caches": il n'y a pas de contenant à rechercher, ni de logbook. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions ci-dessous. Vous pouvez loger en "Found it" et envoyez-moi vos propositions de réponses, soit via mon profil, soit via la messagerie geocaching.com (Message Center), et je vous contacterai en cas de problème.
Localisation
Au 88 du boulevard de la Liberté, des plaques de parement recouvrent le mur. Observez celle de droite, en dessous de la vitrine.
Questions
- 1a: Dans quelles conditions se forme le marbre (température et pression)?
- 1b: Dans quel type de métamorphisme?
- 1c: Le marbre est issu de quel protolithe? Lisez dans la description le marbre "griottes" (cela peut vous aider); que remarquez-vous sur le marbre griotte?
- 2a: De quel protolithe sont issus les skarns?
- 2b: Dans quel type de métamorphisme?
- 2c: Quels sont les fluides qui peuvent agir lors de la formation des skarns? Quel est le nom du phénomène d'échange entre les minéraux des skarns?
- 3a: Décrivez les zones 1 et 2 (couleurs, formes, présence de veines, d'éléments isolés)? A quel marbre ressemble-t'il?
- 3b: Décrivez la zone 3 (couleurs, formes, présence de veines, d'éléments isolés)? A quel marbre ressemble-t'il?
- 3c: Décrivez la zone 4 (couleurs, formes)? Observez-vous des fossiles? Des minéraux isolés? Si oui, de quoi s'agit-il?
- 3d: Au final, s'agit-il d'un marbre ou d'un skarn? Pourquoi?
- 4: Une photo de vous ou d'un objet vous représentant, devant le numéro 88 de la rue, est obligatoire pour valider cette Earth Cache.
Merci par avance de ne pas poster de spoiler dans vos logs!
Bon amusement, bonnes recherches, bon Geocaching!
This Earth Cache aims to make you discover metamorphism and marbles!
What is metamorphism?
Metamorphism refers to all the transformations undergone in the solid state by a rock (sedimentary, magmatic or metamorphic) as a result of changes in temperature, pressure, the nature of the mineralised fluids or the chemical composition of the rock.
These transformations lead to a reorganisation of the elements in the rock and a recrystallisation of the minerals. One of the most direct characteristics of metamorphism is the mineralogical transformation of the rock. In addition, deformation commonly accompanies metamorphism, particularly regional metamorphism, as conditions that bring rocks to high pressures and/or temperatures are commonly associated with high stresses, as in the case of collision chains.
Temperature and pressure diagram of metamorphism
Main types of metamorphism
The regional metamorphism forms large metamorphic regions, characteristic of many folded mountain ranges. Typically, regional metamorphism involves temperature and pressure rise, i.e. burial producing high temperatures, controlled by the depth reached in the crust or mantle, and deformation to record tectonic structures.
Contact metamorphism occurs in the surrounding rock in contact with intrusive formations (hot magmatic pluton). It is a sort of baking of the terrain located in direct contact or close to this intrusion which generates, as soon as its volume is significant, an aureole of metamorphism of variable width (from a few dozen metres to several kilometres). This metamorphism is mainly linked to the rise in temperature.
Shock, or impact, metamorphism has no genetic relationship to the other types of metamorphism. It is caused on Earth by large meteorites, striking the Earth's surface at high speed. It is caused by an extreme shock effect and can produce dense minerals, normally formed in the mantle.
Hydrothermal metamorphism results from the interaction of a rock with a fluid at high temperature. The difference in composition between the rock and the fluid generates a series of metamorphic and metasomatic reactions. The hydrothermal fluid can be of magmatic, metamorphic, groundwater or oceanic origin.
Metamorphic sequences
Arenaceous sequence (sands): sandstones and arkoses will give paragneiss and quartzites.
Pelitic or argillaceous sequence: the argillites and pelites will give schists, micaschists and paragneiss.
Calcaropelic sequence (limestone and clay): the marl will give calc-schist.
Carbonate sequence: limestones and dolomites will give marbles and skarns.
Granitic sequence: the granitoids will give orthogneiss.
Basic sequence: basalts, gabbros, and diorites will give greenschists, blueschists, amphibolites and eclogites.
Marble
General
Marble is a metamorphic rock derived from limestone and consisting mainly of calcite or dolomite, the limestone or dolomite having been transformed generally by regional metamorphism or more rarely by contact metamorphism. The conditions of formation are of the order of 2 to 5 tonnes per square centimetre of pressure, and a heat of about 400 degrees. In this process of transformation of the original rock, the sedimentary structures are erased and the carbonate rock recrystallises into a cluster of interlocking calcite and/or dolomite crystals of millimetre to centimetre size. The clay intercalations, detrital minerals or mineral oxides present in the original carbonate then give the marble various polychrome colourings and veining.
The marbles of geology show a great variety of colours, although the basic colour of calcite is white. Veins, called marbling, are frequently found. The veins and colours are usually due to inclusions of metal oxides. Some types of marble have special names, e.g. cipolin or griotte.
Diagram of marble according to the percentage of silica (SiO2), calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO).
Some types of marble
Breccias are rocks formed by angular elements, often of various colours and cemented by calcite.
Aleppo breccia (left) and Baixas breccia (right)
Red Griotte are rather peculiar breccias resulting from the breaking up of limestone banks, which gives them a nodular structure.
Red Griotte (left) and green Campan (right)
Formation of griotte marble
Concretionary marbles are marbles with large white spots on a red background.
Marble Incarna Turquin
The veined marbles have various veins on a uniform background but with a certain irregularity in the pattern.
Marble Portor
Brocatelles are marbles agglomerated from shells in barely recognisable fragments.
Purple Brocatelle
The lumachelles or shells, in which identifiable shells are present in abundance.
Lumachelle from Lourdes (left) and Coquillier from Bilbao (right)
Cipolin.
Cipolin
The compact single-colour marbles are more or less limited to black and white. Examples include Mazy black, which was widely used for clocks in the 19th century, and Carrara white.
Mazy black marble
Carrara white marble
Saccharoid crystalline marbles are white marbles, such as Paros in Greece, Carrara in Italy or Saint Béat in the Pyrenees.
Paros marble
Identifying marble is difficult because it is not a perfectly homogeneous rock. There are thousands of quarries around the world and in each quarry you can find completely different colours. For example, the green Campan and the rubbed Campan come from the same quarry in Campan in the Hautes-Pyrénées. It is therefore important to identify the fossils when they are present and to examine its structure.
Green Campan (left) and Ribbon Campan (right)
Skarn
General
The word "skarn" is an old Swedish miner's swear word, equivalent to the interjection "shit", which expresses the miner's disappointment at discovering barren instead of rich ore. A skarn indeed often marks the edge of a mineralized zone and thus its end.
Skarn is a calcareous-silicate rock resulting from the transformation of carbonates (usually marbles) in contact with a magmatic intrusion. It may be derived from regional or, more rarely, contact metamorphism, and may contain a wide variety of minerals, depending on those present in the calcareous or dolomitic protolith on the one hand, and the intrusive pluton (usually granitic) on the other. The supply and transformation of minerals is also by hydrothermal fluids of magmatic, metamorphic, meteoric, marine origin, or even a mixture of these elements.
Skarn masses frequently contain monomineral levels (e.g. grenatites), and may contain mineable concentrations. Some of the best deposits of copper, nickel, gold, lead, molybdenum, tin, tungsten and zinc in the world are found in skarns. In addition to metal-rich minerals, other minerals that make up skarns include many types of garnets and a range of pyroxenes and amphiboles.
Skarn formation
Some skarns and skarn minerals
Skarn from Russia
Skarn from Mile Breccia
Skarn of Hilarion Mine in Greece
Skarn of Cantung Mine in the Mackenzie Mountains, Canada
Epidote and garnets from the Denny Mountain skarn, Washington State
Lexicon
- amphiboles: a family of iron, calcium or magnesium silicate minerals, generally dark in colour, which form part of the composition of magmatic and metamorphic rocks.
- calcite: natural calcium carbonate, the main constituent of many sedimentary rocks.
- dolomite: a mineral consisting of calcium and magnesium carbonate, found in many seams in sedimentary terrains.
- epidote: a silicate mineral composed of calcium, aluminium and iron, usually green in colour, occurring in metamorphic, hydrothermal, contact metasomatic rocks.
- garnet: a family of minerals found in metamorphic rocks, with the formula X3Y2(SiO4)3, where X can be calcium, iron, magnesium or manganese, and Y iron, aluminium or chromium. The most common are grossular (green) and almandine (orange-brown).
- metasomatism: replacement of one mineral by another, atom by atom, molecule by molecule, as a result of the circulation of reactive fluids in the rock material, inducing an external supply or departure of certain chemical elements.
- magmatic pluton: a crystalline mass of plutonic rocks, forming a large ovoid mass.
- protolith: original rock before its transformation by a geological phenomenon, such as metamorphism but also tectonic deformation, metasomatosis or alteration.
- pyroxenes: a family of silicate minerals, rich in magnesium, iron, calcium, aluminium or sodium, they are common components of magmatic and metamorphic rocks.
- barren: intermediate geological layer with no interest in exploitation.
Sources
How to validate this Earth Cache
A reminder about the "Earth Caches": there is no container to look for, nor a logbook. You just have to go to the place and answer the questions below. You can log in "Found it" and send me your suggestions for answers, either via my profile, or via the geocaching.com message center, and I will contact you if there is a problem.
Location
At 88 Boulevard de la Liberté, the wall is covered with cladding. Look at the one on the right, below the window.
Questions
- 1a: Under what conditions is marble formed (temperature and pressure)?
- 1b: In what type of metamorphism?
- 1c: Which protolith is the marble made from? Read in the description the marble "griotte cherry" (this may help you); what do you notice about the griotte cherry marble?
- 2a: From which protolith did the skarns originate?
- 2b: In what type of metamorphism?
- 2c: What fluids may be involved in the formation of skarns? What is the name of the exchange phenomenon between the minerals in skarns?
- 3a: Describe zones 1 and 2 (colours, shapes, presence of veins, isolated elements)? What does the marble look like?
- 3b: Describe zone 3 (colours, shapes, presence of veins, isolated elements)? What does the marble look like?
- 3c: Describe area 4 (colours, shapes)? Do you see any fossils? Isolated minerals? If so, what are they?
- 3d: In the end, is it a marble or a skarn? Why is it so?
- 4: A photo of you or an object representing you, in front of the street number 88, is mandatory to validate this Earth Cache.
MThank you in advance for not posting spoilers in your logs!
Good research, and happy Geocaching!