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Comment se forment les roches et les minéraux ?

Les roches sont composées de minéraux.

Ceux-ci peuvent être visibles :
- à l'oeil nu ( cas des roches plutoniques comme le granite),
- à la loupe ( cas des roches sédimentaires comme le grès vu à la loupe de géologue)
- ou au microscope (cas de la plupart des roches ... utilisation d'un microscope polarisant ).

Les minéraux sont composés d'atomes suivant un arrangement très géométrique dit cristallin.

Voir la structure cristalline de quelques minéraux :
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- Le réseau cristallin du quartz.

- Le réseau cristallin du graphite.

- Le réseau cristallin de la jadéite.

Les atomes les plus fréquents dans les roches sont :

Le Silicium, l'Oxygène, le Magnésium, le Fer, le Carbone (attention cet ordre n'est pas représentatif des quantités de chaque atome dans la Terre ... )

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Les minéraux se forment donc par agrégation d'atomes selon un agencement géométrique caractéristique.

Ces atomes proviennent du milieu environnant et s'agrègent de manière concentrique autour d'un "germe"

Le minéral augmente de taille tant que :

- le milieu contient les atomes dont il a besoin pour sa croissance.

- le milieu lui laisse de l'espace à son développement.
( D'ailleurs si le minéral n'est pas gêné dans sa croissance par le contact avec un autre minéral ou avec toute autre chose, on verra apparaître sa forme cristalline : en quelque sorte la forme imposée par son réseau d'atomes à une échelle visible. On parle alors de cristal.)

Ainsi vous pouvez faire chez vous une expérience de croissance de minéral : Faire un cristal de Sulfate de cuivre ( CuSO4 )
Battrez-vous le record de l'école de chimie de KIEV ... Un cristal de 12 kilos !!!

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Lors de la formation de roches, les minéraux se mettent en place de deux manières :

- A partir d'un magma refroidissant :

• Prenons un magma de composition chimique C1, certaines associations d'atomes se font à plus haute température que d'autres, ainsi certains minéraux se forment précocément; et ont donc une forme proche de leur structure cristalline : on dit qu'ils sont automorphes.
  
• Les minéraux se formant par la suite ont une composition différente puisqu'ils se forment à partir d'un magma C2 dont la composition correspond à C1 moins les atomes enrôlés dans la formation des premiers cristaux : on parle de cristallisation fractionnée.
  De plus, comme ces nouveaux minéraux se développent dans l'espace laissé par les premiers, ils ne pourront pas être automorphes.
  
• Si le magma refroidit doucement ( en quelques millions d'années ), il sera cristallisé. On n'observera que des cristaux de tailles équivalentes : c'est la structure grenue des roches plutoniques ( granite, diorite, gabbro ... )
  Si le magma refroidit vite ( en quelques secondes ), seuls les cristaux précoces seront visibles, le reste cristallisera sous forme de petits cristaux ( structure microcristalline ) ou bien ne cristallisera pas ( structure amorphe du verre ).

- A partir d'un minéral préexistant :

• L'arrangement atomique à l'origine d'un minéral est stable dans une certaine gamme de température et de pression.
  Hors de ces conditions, le minéral devient instable et un autre minéral convenant aux nouvelles conditions se forme avec les atomes ainsi libérés : on parle de métamorphisme.

Le minéral 2 (un pyroxène ) s'est formé avant la cristallisation des plagioclases (1). Le minéral 5, apparaît à la faveur de changements de température et de pression, à partir du pyroxène (2). Le mineral 4 ( le glaucophane) se crée au dépend de l'actinote (5) qu'il remplace.

 

 

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C'est l'origine d'une roche qui va déterminer sa composition en minéraux :

On distingue :

- Les roches magmatiques

- Les roches sédimentaires

- Les roches métamorphiques

En détail ...

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Observer une roche

On distingue :

- A l'oeil nu

- Au microscope

faire une lame mince - film

Utiliser un microscope ...