Roches
Trois types de roche étroitement liés en un cycle continu
Les roches se forment au cours d'un cycle continu, se transforment et se décomposent de nouveau. On a donc trois types de roche: les roches magmatiques, métamorphiques et sédimentaires. Les roches sont essentiellement constituées de composants minéraux, parmi lesquels des verres naturels. Elles peuvent aussi contenir des matières organiques telles que des résidus animaux ou des composants végétaux. Les chapitres qui suivent vous aideront à mieux connaître les roches qu'on trouve en Suisse.
Le stockage des déchets radioactifs requiert une connaissance approfondie des roches convenant à la construction d'un dépôt ainsi que de leurs caractéristiques. Pour en savoir plus sur ces roches, venez visiter les laboratoires souterrains de Suisse.
Les roches se forment au cours d'un cycle lent entre la surface de la terre et les profondeurs de la croûte terrestre
Les roches enfouies dans les 30 à 60 premiers kilomètres de la terre, la croûte terrestre, sont régies par un cycle continu.
«Les Roches», le cycle des roches expliqué simplement, Source: YouTube, jeadfa
Les mouvements sont généralement si lents que nous ne les détectons pas. Il y a d’abord formation de massifs dont les roches s’érodent en surface. Ces massifs sont abrasés et les débris d’érosion entraînés par les cours d’eau. Ces débris s’accumulent ensuite sous forme de roches sédimentaires, qui peuvent être enfouies à de grandes profondeurs. Soumises à des pressions ou des températures très élevées, elles se transforment alors en roches métamorphiques. La roche en fusion ou magma se solidifie en profondeur ou en surface pour former des roches magmatiques, puis le cycle recommence.
Le cycle des roches. Source: d’après I. Stössel, Schaffhouse (version complétée)
Lorsque le magma de la croûte terrestre se refroidit, il se solidifie en roche dite de profondeur ou plutonique (p. ex. en granite).
Si la pâte en fusion arrive en surface par un volcan, elle se désigne comme une lave. Cette dernière se solidifie en roche volcanique (p. ex. en basalte). Le magma qui pénètre loin dans les fissures de la roche et s’y solidifie forme les roches filoniennes (p. ex. aplite, lamprophyre.
Des colonnes de basalte, se forment lorsque le refroidissement de la lave est ralenti, par exemple dans le cratère d’un volcan. Il n’y a pas de si belles colonnes en Suisse, chez nous tous les basaltes sont métamorphiques, c’est-à-dire qu’ils ont été transformés par la chaleur et la pression lors de leur enfouissement dans les profondeurs de la terre. Photo: Nagra |
Exemples de roches magmatiques en Suisse
Granite - Roche profonde
Granite de Habkern (BE). Photo: EPFZ; collection de géologie-paléontologie
Occurrence | Alpes, socle cristallin sous le Plateau suisse et le Jura |
Genèse | Lent refroidissement du magma en profondeur, générant de grands cristaux imbriqués les uns dans les autres |
Minéraux principaux | Feldspath, quartz, mica |
Aspect | Clair, tacheté, massif |
Propriétés | Granuleux, très dur. Souvent parcouru de fissures et filons |
Utilisation | Pierre de construction (sols et façades), pavés de route et de digues, tombes |
Basalte - Roche volcanique
Basalte métamorphique d’Alp Flix (GR). Photo: EPFZ; collection de géologie-paléontologie
Occurrence | Courant dans le monde, en Suisse sous forme métamorphique |
Genèse | Refroidissement rapide de lave à la surface terrestre, incomplètement cristallisé |
Minéraux principaux | Pyroxène, hornblende, olivine, feldspath |
Aspect | Gris foncé à noir, massif |
Propriétés | Arêtes acérées, cassant, résistant à l’altération |
Utilisation | Laine de verre, pavés |
Aplite et lamprophyre - Roche filonienne
Filon d’aplite (clair) dans un gneiss (foncé), Bergell (Italie). Photo: EPFZ; collection de géologie-paléontologie
Occurrence | Alpes, socle cristallin sous le Plateau suisse et le Jura |
Genèse | Magma se solidifiant dans des fissures de la roche |
Minéraux principaux | Aplite : clair, à grains fins; Lamprophyre : feldspath, hornblende, pyroxène, mica sombre |
Aspect | Aplite : clair, à grains fins; Lamprophyre : foncé, à grains fins à moyens |
Propriétés | Dur, facile à travailler |
Utilisation | Peu utilisé en Suisse |
Les roches sédimentaires sont produites par le dépôt et la consolidation progressive de matériaux.
Les roches détritiques telles que le conglomérat, le grès et l’argilite sont formées à partir de matériaux d’érosion des massifs montagneux. Les calcaires sont formés essentiellement de débris de coquillages et d’autres parties dures des animaux marins. Les roches sédimentaires telles que le gypse et le sel gemme sont produites par l’évaporation de l’eau de mer ou de lac. Les composantes sont meubles à l’origine, mais avec le temps elles sont consolidées en roches dures. Les roches sédimentaires sont souvent stratifiées.
De nouveaux sédiments sont formés. Les cours d’eau transportent les débris de roche de la montagne vers la plaine, où ils se déposent. Avec le temps, les dépôts meubles de gravier dans le lit d’une rivière se transforment en conglomérats durs. Photo: Nagra |
Exemples de roches sédimentaires en Suisse:
Poudingue (conglomérat)
Poudingue au Gottschalkenberg (ZG); en raison de son aspect, le poudingue est parfois dénommé «le béton du Bon Dieu». Photo: EPFZ, collection de géologie-paléontologie
Occurrence | Surtout en bordure des Alpes |
Genèse | Dans les Alpes, les roches sont désagrégées par l’érosion; les cours d’eau transportent les débris dans l’avant-pays et les déposent dans le Bassin molassique |
Composition | Galets de différentes roches des Alpes (p. ex. granite, calcaire) cimentés et consolidés dans une matrice à grains fins |
Propriétés | Forme des crêtes et des terrasses dans le paysage |
Grès
Grès micacé avec feuille de châtaignier (TG). Photo: EPFZ, collection de géologie-paléontologie
Occurrence | Plateau suisse et Alpes |
Genèse | Dépôt dans des lits de cours d’eau et dans la mer |
Composition | Principalement grains de quartz et débris de roche, à ciment généralement calcaire |
Aspect | Gris, plus rarement rouge, vert ou jaune ; à grains fins |
Propriétés | Facile à travailler, souvent peu cohésif |
Utilisation | Pierre de construction, plaque de façade, revêtement de chemin, pierres taillées |
Marne de la Molasse
Marne de la molasse à Eriz près de Thoune (BE). (Photo: EPFZ, collection de géologie-paléontologie)
Occurrence | Plateau suisse et bordure des Alpes |
Genèse | En plaine alluviale et dans la mer |
Composition | Mélange très fin de calcite, d’argile et d’autres petits grains de minéraux et de roches |
Aspect | Multicolore, stratifié |
Propriétés | En général compact, tendre après altération à la surface terrestre |
Utilisation | Tuiles et briques |
Argilite
Argile à Opalinus du Laboratoire souterrain du Mont Terri (JU). Photo: EPF Zurich
Occurrence | Jura et parties nord de la Suisse et des Alpes |
Genèse | Dépôt en milieu marin |
Composition | Minéraux argileux, quartz, un peu de calcite |
Aspect | De différentes couleurs, souvent stratifié |
Propriétés | Tendre, compact; les minéraux argileux gonflent en présence d’eau |
Utilisation | Argile d’étanchéification pour décharges et digues; fabrication de tuiles et de ciment |
Verrucano
Verrucano du Permien, forage de Riniken (AG), à environ 1013 m de profondeur. Photo: EPF Zurich
Occurrence | Alpes, fossés dans le sous-sol profond du nord de la Suisse |
Genèse | Dépôt en milieu terrestre de débris d’érosion d’un ancien massif, cimentés et consolidés |
Composition | Débris anguleux dans une matrice sablo-argileuse |
Aspect | Brun-rouge avec cailloutis clairs |
Propriétés | Pas très résistant |
Utilisation | Autrefois comme pierre de construction (blocs erratiques) |
Calcaire
Calcaire d’Öhrli à Öhrlisattel (AI). Photo: Urs Oberli, St-Gall
Occurrence | Jura et Alpes |
Genèse | Dépôt des parties dures des organismes au fond de la mer |
Composition | Avant tout calcite |
Aspect | En général gris clair à gris-bleu, à grains fins |
Propriétés | Facile à travailler |
Utilisation | Pierre de construction (sols, murs), fabrication de ciment, crépi calcaire |
Anhydrite et gypse
Anhydrite entre schiste argileux (en bas) et gypse (en haut), Tunnel du Simplon (VS). Photo: EPFZ, collection de géologie-paléontologie
Occurrence | Jura tabulaire et plissé, Alpes |
Genèse | Précipitation par évaporation de l’eau de mer |
Composition | Gypse et anhydrite; le gypse contient de l’eau liée, l’anhydrite n’en contient pas |
Aspect | Blanc à gris foncé, à gros grains, rubané |
Propriétés | Tendre |
Utilisation | Dans le bâtiment comme plâtre, plâtres spéciaux, plaques de plâtre, fabrication de ciment et de béton poreux, modèles et moules en plâtre, fabrication de l’acide sulfurique |
L’élévation de température et de pression dans le sous-sol provoque la transformation de toutes les roches en roches métamorphiques, en changeant leur structure et leur composition.
De nouveaux minéraux peuvent apparaître, dont l’orientation montre une direction préférentielle conditionnée par la pression, perpendiculaire à la contrainte la plus élevée.
Structures métamorphiques de la roche au Laboratoire souterrain du Grimsel. Photo: © Comet Photoshopping, Dieter Enz |
Exemples de roches métamorphiques en Suisse
Gneiss
Gneiss, Alpes centrales. Photo: EPFZ; collection de géologie-paléontologie
Occurrence | Alpes, socle cristallin sous le Plateau suisse et le Jura |
Genèse | Roche modifiée par élévation de pression et de température; générée par exemple à partir du granite |
Minéraux principaux | Feldspath, quartz, mica |
Aspect | Clair, moucheté, en lits massifs ou rubané par l’orientation des minéraux |
Propriétés | Résistant à l’altération, se débite en plaques; peut être fortement fissuré ou parcouru de filons |
Utilisation | Pierre de bordure, de mur, plaque de sol ou de façade, couverture de toits |
Schiste
Schiste à gerbes d’amphiboles, Val Tremola (TI). Photo: EPFZ; collection de minéralogie-pétrographie
Occurrence | Alpes, socle cristallin sous le Plateau suisse et le Jura |
Genèse | Métamorphose de roches riches en argile |
Minéraux principaux | Avant tout micas, ainsi que divers autres minéraux |
Aspect | Brillant, sombre, en couches minces par l’orientation des minéraux |
Propriétés | Se débite en feuillets le long de surfaces lisses |
Utilisation | Plaque de sol ou de façade, couverture de toits |
Marbre
Marbre, Alpes centrales. Photo: EPFZ; collection de minéralogie-pétrographie
Occurrence | Alpes |
Genèse | Métamorphose de calcaire et de dolomie |
Minéraux principaux | Calcite (marbre calcaire), dolomite (marbre dolomitique) |
Aspect | Granuleux, clair, parfois rubané |
Propriétés | Se travaille facilement |
Utilisation | Plaque de sol ou de façade, carrelage, sculpture |