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1. DEFINITIONS ET RAPPELS

roche, sol, sous-sol, lithosphère, croûte, écorce...

Composition chimique:
 

Tableau I: éléments chimiques les plus communs dans l'écorce terrestre (d'après MASON, 1966).
 

minéraux

 silice
 alumino-silicates
 carbonates, sulfates
 oxydes

(*): M: surtout dans roches Magmatiques
       S: surtout dans roches sédimentaires

Tableau II: principaux minéraux des roches.

2.1 Principes de la classification

 origine, lieu et mécanisme de formation, composition chimique et minéralogique
 origine interne (croûte, manteau), origine externe (+ organismes)

2.2 Grands groupes

 * Roches magmatiques (endogènes)
  plutoniques : massives
     acides: granites et granitoïdes
     basiques: gabbros
  volcaniques : stratifiées
     coulées de laves et projections
     acides: trachytes
     basiques: basaltes
 
 

Tableau II: classification simplifiée des roches magmatiques les plus communes (les roches plutoniques sont en MAJUSCULES, les roches volcaniques en minuscules).
 
 

 * Roches sédimentaires (exogènes)
  meubles ou consolidées, généralement stratifiées
  d'après origine:  détritique
      chimique
      biochimique
  d'après composition chimique:
      siliceuses (quartzeuses)
      argileuses (alumino-silicatées)
      carbonatées
      ..etc.

  * Roches métamorphiques
  transformation des autres roches sous l'effet de la température et de la pression; en surface (cornéenne) ou en profondeur (cas général). Généralement litées (schistosité)
 Les roches magmatiques donnent des gneiss en général
 Les roches sédimentaires donnent des ardoises (schistes), des micaschistes et même des gneiss quand les transformations sont importantes.

3. PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DES ROCHES

 Classification des roches: intérêt théorique
 Propriétés: action sur
 - transformation de la surface de la Terre (érosion, altération)
 - formation du sol
 - nature de la végétation
 - nature et stabilité des reliefs, des pentes, résistance aux efforts mécaniques
 - stockage et circulation de l'eau

3.1. Propriétés physiques

 Elles dépendent de l'organisation interne (texture, structure) et de la composition minéralogique.

Les notions de structure et de texture dépendent de l'échelle d'observation et du type de roche

 r.sédimentaires:  texture = arrangement des grains
     structure: disposition en grand  (lit, corps sédimentaires)
 r.magmatiques: texture confondue avec structure= disposition des minéraux

 La disposition des éléments peut produire des surfaces de discontinuité et des espaces vides (pores).

 * Roches plutoniques (exemple: granite)
 entièrement cristallisées, cristaux jointifs sans espaces vides, compactes et rigides, pas de porosité en petit (échelle du grain); en grand des fractures (diaclases) dues aux variations de température superficielle (dilatation différentielle) et aux efforts mécaniques (tectonique) qui facilitent la circulation de l'eau et l'altération.
 Conséquences:
 roches rigides mais cassantes aux efforts mécaniques
 bons matériaux de remblai (gravillons) et pierres de construction
 roches poreuses en grand (porosité de fracture) et perméables si les fractures sont concourantes (recherche de l'eau en pays granitique).

 * Roches volcaniques
  - coulées de laves (exemple: basalte)
 roche cristallisée, en petits cristaux (microlithes), avec des fentes de retrait (refroidissement rapide) et des vacuoles.
 Coulées successives stratifiées (surfaces de discontinuité)
 comportement mécanique voisin des r. magmatiques (rigide)
 porosité et perméabilité de fracture en plus des joints de stratification.
 matériaux de construction (ballast)

  - projections (ex.: tufs volcaniques)
 roches meubles ou consolidées, souvent mal cristallisées (refroidissement trés rapide, parties amorphes), stratifiées.
Propriétés des roches sédimentaires: grande porosité et perméabilité. R. meubles en accumulation instable facilement érodables (cendres volcaniques). R. consolidées plus rigides (ex.: ignimbrites) povant servir de pierres de construction (Andes).

 * Roches sédimentaires

 - Roches meubles (exemple: alluvions, éboulis)
grains indépendants, donc grande érodabilité, instabilité sur les pentes.
grande porosité (pores entre les grains) mais perméabilité variable: argiles imperméables.
roche à grains fins gorgée d'eau forme un fluide visqueux qui peut s'écouler. Dans certains cas, la viscosité peut diminuer à la suite d'une vibration (séisme, marche d'un animal ou d'un homme): c'est le phénomène de thyxiotropie observé dans les vases et sables fins ("sables mouvants").
déformation souple, pas de fracture possible. Déformation sous l'effet de la pesanteur, sur une pente (glissement de terrain), sous l'effet de la surcharge des sédiments sus-jacents (diapirisme, volcans de boue)
circulation des fluides chargés de matière en solution peut provoquer la consolidation de ces sédiments meubles qui changent de propriétés (en particulier deviennent plus stables).
Généralement bons aquifères (sauf pour les argiles qui constituent les horizons imperméables)
mauvaise stabilité mécanique.

 - Roches consolidées (exemple grès, calcaire massif)
Les grains soudés entre eux par un ciment donnent un ensemble compacte et rigide (comme une roche plutonique) mais toujours une porosité par les espaces inter-granulaires et les surfaces de stratification
 comportement mécanique rigide, fractures, plan de stratification aide au débitage pour la taille, peut favoriser le glissement sur les pentes, l'érosion surtout si couches superposées de lithologie différente (calcaire sur argile).
 porosité primaire: espace intergranulaire au dépôt du sédiment respecté par la cimentation
 porosité secondaire par dissolution en surface (altération) ou en profondeur (diagénèse)
 porosité localement nulle si la cimentation est totale (exemple quartzites)
 cas des calcaires dissous localement par les eaux d'infiltration qui établissent un réseau karstique et des poches de dissolution où s'accumulent les argiles primitivement dispersées dans le calcaire.
 cas de la craie en Picardie: porosité intergranulaire et porosité de fracture donnant une perméabilité (nappe dela craie); rôle des niveaux argileux imperméables intercalés.
 cas particulier des roches solubles (gypse, sel).

* Roches métamorphiques
 selon le degré de métamorphisme (température et pression):
 - roches sédimentaires peu transformées; nouvelles cristallisations diminuent la porosité; réorientation des minéraux poduisant des plans de schistosité qui modifient le comportement mécanique (plus grande fragilité si lits micacés)
 ex.: les schistes (ardoises)
 - roches sédimentaires tés métamorphisées et roches magmatiques: faciès gneiss proche des granites. comportement rigide, porosité de fracture.
 

3.2 Propriétés chimiques

 influencent la destruction de la roche et la formation de nouveaux minéraux au cours de l'altération superficielle, donc la composition du sol et le type de végétation.

2 grands groupes de roches du point de vue chimique: les roches siliceuses et silico-alumineuses, les roches carbonatées.

* roches siliceuses et silico-alumineuses
 - Roches siliceuses (quartzeuses) contiennent peu d'éléments en plus de la silice; donnent des sols pauvres
 - roches silico-alumineuses contiennent de nombreux minéraux secondaires libérant des éléments qui peuvent se retrouver dans le sol. Le type de sol dépend en dernier ressort du climat. Dans certains cas, la concentration de certains éléments-traces dans le sol favorisent le développement de plantes caractéristiques qui servent alors de guide de prospection.
 Les roches magmatiques basiques sont plus riches en éléments variés. Les roches volcaniques, généralement trés altérables, donnent des sols fertiles.

* roches calcaires
  La liste des éléments chimiques contenus est bien différente (Ca++, Sr++, Mg++...)
Altération: dissolution des carbonates par les eaux acides (pluie avec CO2). Les minéraux non carbonatés, surtout les argiles, les amas siliceux, s'accumulent (argile à silex pour la craie) et donnent des sols argileux. Les calcaires pures ne laissent peu d'éléments chimiques sur place à l'altération: les sols caractéristiques sont des rendzines contenant beaucoup de matière organique (ex.: sol des montagnes calcaires).
 Sur calcaires, végétation calcicole caractéristique.

* roches salines
 Sols et végétation particulière
 
 

Le passage de la roche au sol se fait par altération chimique de la roche et contribution des êtres vivants. Le rôle du climat est fondamental.

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REFERENCES

MASON (1966)
POMEROL C. et RENARD M. Eléments de géologie. Doin.