b Les concrétions calcaires

La migration et la précipitation de CaCO3 dans des roches argileuses peut donner naissance à des

nodules calcaires. Ceux-ci se développent souvent à partir d’une irrégularité qui est parfois un fossile (nodule renfermant un fossile de poisson par exemple).

4.L

Les constituants des roches peuvent subir lors de la diagenèse des modifications minéralogiques et/ou chimiques. La transformation de la matière organique en charbon ou en pétrole en est un exemple qui a été abordé précédemment.

Dans certaines roches, la silice peut remplacer le CaCO3 des squelettes des fossiles (fossiles

silicifiés) ou les tissus organiques de restes végétaux (bois silicifiés).

Les calcaires peuvent être dolomitisés par diagenèse et donner naissance à des dolomies dites « secondaires » (ou « tardives »), par opposition aux dolomies « primaires » (ou « précoces »). Cette dolomitisation s’effectue suivant la même réaction chimique que lors de la formation des dolomies précoces : 2 CaCO3 + MgCl2  CaMg(CO3)2 (dolomite) + CaCl2. Mais ici, cette réaction

s’effectue dans un sédiment calcaire préalablement déposé, enfoui plus ou moins profondément parfois depuis très longtemps, et habituellement lapidifié.

A gauche, cristaux de dolomite dans un calcaire partiellement dolomitisé ; à droite, dolomie renfermant des « fantômes » d’articles de crinoïdes qui montrent que la roche d’origine était un

calcaire à crinoïdes.

La dolomitisation est liée à la circulation d’eaux magnésiennes, mais dépourvues de CaSO4,

préférentiellement le long de fractures ou de zones poreuses, et elle peut n’affecter que partiellement la roche. Tous les intermédiaires entre un calcaire pur et une dolomie pure existent par conséquent. La dolomite ayant un volume molaire plus petit que celui de la calcite (une dizaine de pourcents en moins), le volume de dolomie formée est par conséquent plus faible que celui du

calcaire. Les cristaux de dolomite ont ainsi la place pour se développer et sont habituellement bien réguliers. Cette réduction de volume entraîne l’apparition d’une porosité secondaire qui favorise la circulation des eaux magnésiennes et permet la dolomitisation du calcaire jusque dans ses zones les plus compactes. Elle fait aussi des dolomies des réservoirs potentiels pouvant accueillir du gaz et du pétrole.

Par rapport aux dolomies précoces, les dolomies tardives sont caractérisées par des cristaux (rhomboèdres) plus grands, habituellement de quelques dizaines de m à 1 mm, qui leur confèrent une texture finement cristalline et un « aspect saccharoïde » à la cassure, c’est-à-dire ressemblant à la texture d’un morceau de sucre. Cette cristallinité plus accentuée résulte d’une croissance lente et plus longue des cristaux. Les dolomies tardives peuvent aussi renfermer des fossiles dolomitisés (« fantômes » de fossiles) et des traces des structures sédimentaires originelles (stratifications, cavités, etc.) correspondants à des environnements incompatibles avec ceux de formation des dolomies précoces. Ces caractères permettent de les distinguer des dolomies précoces..

L’érosion des formation dolomitiques donne typiquement naissance à des reliefs ruiniformes.

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X. LE METAMORPHISME

Lorsque les roches subissent une forte augmentation de température et/ou de pression, leurs minéraux constitutifs ne sont plus stables et se transforment individuellement ou par réaction entre eux, à l’état solide, en une nouvelle association en équilibre par rapport aux nouvelles conditions de température et de pression lithostatique. Ce type de transformation constitue le métamorphisme. Le métamorphisme peut affecter tous les types de roches : sédimentaires, magmatiques ou ayant déjà subi un métamorphisme.

Dans notre région, le gradient géothermique moyen (augmentation de la température avec la profondeur) est d’environ 30°C/km. Ce qui donne, si on extrapole cette valeur de façon linéaire, des températures de l’ordre de 300° à 10 km et de 600° à 20 km de profondeur.

La pression résulte du poids des roches susjacentes. Au-delà de quelques centaines de mètres de profondeur, la pression s’exerce dans tous les sens, comme dans un fluide, d’où son nom de pression

lithostatique. Pour des roches dont la densité moyenne serait de 2,7, la pression lithostatique serait

de 2.700 kg/cm2 (2,7 kilobars, soit 2,7.106 hPa) à 10 km et de 5,4 kilobars à 20 km. A titre de comparaison, la pression à 5.000 m de profondeur dans un océan est de 500 kg/cm2 (0,5 kilobar).

Les circonstances géologiques qui provoquent les augmentations de pression et de température peuvent être diverses. Il existe ainsi des métamorphismes :

- De hautes températures et basses pressions relatives, situation au contact d’un magma s’intrudant dans des roches situées à des profondeurs relativement faibles (quelques km). - De basses températures et hautes pressions relatives, qui affectent typiquement des

portions de croûtes continentales entraînées par subduction à de gran des profondeurs. La pression y augmente plus vite que la température en raison de la mauvaise conductance des roches. Le segment peut ainsi atteindre des zones très profondes, et par conséquent subir une forte pression, tout en conservant une température relativement peu élevée.

- De moyennes températures et pressions, qui suivent plus ou moins le gradient géothermique normal et sont liés le plus souvent à un plissement.

Suivant le type de métamorphisme, une même roche subira des transformations différentes dans sa minéralogie et sa structure et donnera par conséquent naissance à des roches métamorphiques différentes. Le métamorphisme peut être régional ou de contact selon les volumes de roches qui sont affectés, le second se produisant typiquement au contact d’un magma.

1.M

Le métamorphisme régional affecte les roches sur une vaste étendue et une forte épaisseur. C’est le type le plus répandu. Il est caractérisé par une coalescence générale des grains, une modification minéralogique et une schistosité généralisée.

a. La coalescence

Elle correspond à une recristallisation des minéraux de la roche en cristaux de plus en plus gros : certains cristaux grossissent au détriment de leurs voisins et la roche devient de plus en plus grenue et d’aspect cristallin. Toute trace de porosité a définitivement disparu. La recristallisation de calcaire ou de dolomie purs (roches monominérales) donne naissance à des marbres (au sens géologique du terme), qui sont des roches constituées de grands cristaux engrenés de calcite ou de dolomite. De même, la recristallisation d’un grès ou d’un quartzite diagénétique donnera naissance à un quartzite métamorphique (cristaux plus gros que dans un quartzite diagénétique).