Géologie de la croûte terrestre
La croûte terrestre est la partie superficielle de la lithosphère. Elle est séparée du manteau supérieur par la discontinuité de Mohorovicic (ou Moho) caractérisée par une nette différenciation des caractéristiques du milieu et de la propagation des ondes sismiques. La croûte continentale (les terres émergées et la plateau continental) a une épaisseur qui varie entre 20 et 90 km (35 km en moyenne). L’épaisseur de la croûte océanique est inférieure à 10 km. La densité moyenne est comprise entre 2,7 et 2,8 g/cm3.
Composition de la croûte terrestre
La croûte terrestre est composée presque exclusivement d’oxydes. Le géologue Franck Clarke a établi une liste des principaux oxydes présents et de leur abondance en pourcentage de la masse totale.
Cette répartition a un caractère quelque peu artificiel. Dans la réalité, ces oxydes, à quelques exceptions près (comme le quartz), ne se rencontrent pas à l’état pur dans la croûte terrestre. Les composés qui forment l’essentiel de la composition de la croûte terrestre sont des silicates et des aluminosilicates. Les carbonates (calcaires, dolomies) n’en constituent qu’une petite partie mais ils sont assez bien représentés en surface. Ces minéraux sont présents sous différentes formes : quartz, feldspath, olivine, pyroxène, amphibole, mica, calcite... chacune de ces dénominations correspondant à une composition et à un arrangement cristallin donnés.
Cette liste ne donne par ailleurs aucune information sur la structure des matériaux à l’échelle microscopique et macroscopique. A l’échelle microscopique, la matière se présente sous forme de cristaux (qu’on appelle microlites ou phénocristaux en fonction de leur taille) ou à l’état amorphe. La roche est dite microlitique lorsqu’elle est composée de microlites noyés dans une pâte amorphe (on dit aussi vitreuse). Elle peut également contenir des sphérolites, petites sphères composées d’aiguilles cristallines concentriques. Elle est grenue lorsqu’elle est composée de grains visibles à l’œil nu (phénocristaux) et microgrenue lorsque les grains ont une taille inférieure au mm. Lorsque les cristaux sont imbriqués entre eux, on parle de structure granoblastique. Lorsqu’ils sont broyés, on dit que la structure est cataclastique.
A une échelle plus grande, la matière présente une organisation caractéristique de son mode de formation. Les géologues ont classé ces différents types de roches en trois grandes familles :
- les roches magmatiques formées par le refroidissement du magma,
- les roches sédimentaires qui résultent de l'accumulation de sédiments,
- les roches métamorphiques issues de la transformation de roches du fait de modifications des paramètres physico-chimiques du milieu dans lequel elles se trouvent (comme lors des processus d’orogénèse par exemple).
Parmi les roches magmatiques on distingue les roches effusives (ou volcaniques) et les roches plutoniques qui se sont formées dans les profondeurs de la Terre. On trouve les roches effusives au fond des océans ou dans les reliefs volcaniques récents à l'échelle géologique.
Roches effusives (roches volcaniques)
Le basalte est une roche magmatique effusive. Le basalte est issu du refroidissement rapide d’un épanchement de magma. Il est composé de feldspath plagioclase, de pyroxène, d'olivine et d'une faible teneur en magnétite. Ces minéraux forment des microlites noyés dans une pâte vitreuse. Dans les rhyolites le feldspath est plutôt de nature alcaline. Les andésites sont des roches volcaniques dont la structure est également microlitique. Les andésites sont riches en feldspaths plagioclases et en hornblende.
Roches plutoniques (roches intrusives)
Le granite est la principale et la plus abondante des roches plutoniques. Le granite est une roche à texture grenue, riche en quartz et en feldspath alcalin. Il comporte également des inclusions de micas. Le granite est le résultat du refroidissement et de la cristallisation lente de grandes masses de magma situées en profondeur. C’est l’érosion ou l’orogénèse qui amène ensuite le granite en surface. Le granite peut contenir également de la hornblende, de la magnétite, du zircon (silicate de zirconium ZrSiO4) et de l'apatite (phosphate de calcium). Le gabbro est une roche plutonique à gros grain très pauvre en quartz. La diorite quant à elle a une teneur forte en feldspath plagioclase, en amphibole et en mica.
Il existe une grande diversité de roches métamorphiques en fonction du type de roches ayant subi la transformation métamorphique : grès, argile, schiste, granite, basalte... L’ardoise par exemple est un schiste métamorphique. Le marbre quant à lui se forme par transformation métamorphique du calcaire. Le gneiss est une famille de roches métamorphiques qui regroupe des roches riches en quartz, en mica et en feldspath plagioclase sous forme de gros grains identifiables à l’œil nu. Les roches métamorphiques présentent toutes une structure en couches superposées (foliation) mais qui ne sont pas nécessairement facilement séparables.
Les roches sédimentaires sont de natures diverses. On y trouve des grès, des schistes, des argiles, des marnes (argiles calcaires) ainsi que des roches carbonatées. Les grès sont le résultat de l’agrégation de grains de taille sableuse. Les schistes sont des roches qui se présentent sous forme de feuillets. Les schistes sédimentaires sont le plus souvent le résultat de la sédimentation d’argiles. Les roches carbonatées sont essentiellement des carbonates de calcium (CaCO3) et de magnésium (MgCO3). La dolomie (présente dans la chaîne des Dolomites) est un carbonate de calcium et de magnésium CaMg(CO3)2.
On distingue plusieurs catégories de roches sédimentaires selon qu’elle proviennent de l’accumulation de roches détritiques, pyroclastiques (cendres et débris issus d’éruption volcanique) ou de processus d’origine organique (calcaire, charbon...).
