La pétrographie est la science ayant pour objet la formation, la description et la classification des roches.

Il existe plusieurs groupes et familles de roches, chacune ayant leurs caractéristiques propres qui peuvent trouver des intérêts pratiques dans des domaines aussi variés que la géotechnique, l’hydrogéologie, l’exploitation minière, la chimie minérale ou encore la volcanologie.

On distingue trois grands groupes de roches, définis par leur processus de formation (genèse). Cependant, les limites de chaque groupe se recoupent et sont donc partiellement subjectives.

Les trois grands groupe de roches sont :
- les roches sédimentaires, issues d’un sédiment
- les roches magmatiques, issues d’un magma
- les roches métamorphiques, issues d’une autre roche préexistante

Les roches proviennent donc toutes à l’origine du magma en fusion et subissent une évolution ou un cycle dans le temps. Ainsi, par exemple, une roche sédimentaire peut être le produit de l’altération de roches métamorphiques, elles-mêmes étant le produit du métamorphisme de roches, soit magmatiques, soit sédimentaires, soit métamorphiques.

Il existe par ailleurs de nombreux systèmes de classifications et aucun ne fait l’unanimité parmi les géologues. Dans un souci de simplification nous donnerons ici un aperçu des méthodes les plus utilisées qui permettront de répertorier les roches les plus couramment rencontré.

A - Les roches sédimentaires

Les roches sédimentaires se forment principalement en milieu marin (mais parfois lacustre ou terrestre) à partir de sédiments qui se déposent dans des zones propices puis se consolident (diagénèse). Un sédiment est une accumulation d’éléments qui peuvent être d’origine organique ou minérale.

De part cette méthode de constitution par dépôt en surface, ces formations recouvrent 75% de la croute terrestre alors qu’elles n’en composent que 5 à 10%.

On distingue deux types de roches sédimentaires.

1) Les roches détritiques (80%) qui sont constituées d’au moins 50% de débris de roches précédemment formées et ayant subi un transport. On les classe selon la granulométrie des constituants majoritaires, la nature des éléments présents et la phase de liaison (ciment = liant post-dépôt d’origine chimique, ou matrice = remplissage contemporain au dépôt).

a) Les rudites = conglomérats = roches à éléments en majorité > 2mm
- Brèches si les éléments sont surtout anguleux
- Poudingue si les éléments sont surtout émoussés
Un conglomérat peut être polygénique si les éléments sont d’origines variés, ou monogénique dans le cas contraire.

b) Les arénites = roches à éléments en majorité entre 62,5 µm et 2 mm
- Arénite à feldspaths = arkose (+ de 25% de feldspaths)
- Arénite siliceuse = grès (+ de 50% de grains de quartz)
- Arénite calcaire = calcarénite (+ de 50% d’éléments calcaires)

c) Les lutites = roches à éléments en majorité < 62.5 µm
- Argilite (90 à 100% d’argile)
- Argilite calcaire (65 à 90% d’argile + calcaire)
- Marne (35 à 65% d’argile + calcaire)

2) Les roches chimiques et biochimiques (20%) formées par des processus d’origine chimique (précipitation, métasomatose, recristallisation etc) ou/et sous l’influence d’organismes vivants (coquilles, fientes, végétaux etc). On les classe selon leur nature chimique et on les nomme en fonctions des compositions/ origines/ structures/ aspects de leurs éléments.

a) Les calcaires (Ca CO3)
- Microcristallins = calcaire lithographique ou sublithographique, craie
- A grain grossier = calcaire saccharoïde (grains monocristallins),
calcaire oolithique (grains = oolithes)
- Fossilifères = calcaire coquillier, lumachelle
- Dolomitique = calcaire dolomitique (10 à 50% de dolomie)
- Quartzique = calcaire gréseux (0 à 50% de grains de quartz)
- Argileux : calcaire argileux (10%<argile<35%), marne
(35%<argile<65% cf A-1)c))

b) Les dolomies (Ca CO3 Mg)

Les calcaires et les dolomies sont deux types de roches carbonatées (Ca CO3). Leur dénomination est précisée en prenant en compte leurs textures et la nature/disposition des éléments figurés observables (allochèmes). Deux classifications prédominent, celles de Folk et celle de Dunham.

Concrètement on utilise de l’acide chlorhydrique dilué à 10% pour déterminer si une roche est carbonatée (si c’est le cas il y a effervescence) et, le cas échéant, si on est en présence de calcaire (vive effervescence) ou de dolomie (effervescence faible mais continue).

 Intraclastes = fragments carbonatés comporains à la formation de la roche
 Ooides : petits éléments entourés d’une gangue de carbonate
 Bioclastes : fragments d’organismes et de végétaux
 Péloides : petite masse micritique

c) Les roches siliceuses
- Silex et chaille (accident siliceux)
- Radiolarite et diatomite

d) Les roches évaporitiques
- Gypse, anhydrite
- Halite (sel gemme)

Elles se mettent en place lors de l’évaporation d’une surface salée

e) Les roches carbonées (d’origine organique)
- Charbon
- Pétrole
- Gaz naturel

f) Autres : les roches ferrugineuses, alumineuse (bauxites), phosphatées (apatite)… = minerais

B - Les roches magmatiques

Les roches magmatiques sont le produit du refroidissement des magmas. En termes de volume et de masse elles sont de loin les plus nombreuses mais sont souvent recouvertes par les roches sédimentaires.

De manière générale et fortement simplifiée, on distingue deux types de magmas suivant leur teneur en silice.

• Magma hypersiliceux : lorsque la teneur en silice est élevée (75%), le magma en fusion est très visqueux et cristallise alors en profondeur lors de son ascension, donnant naissance aux roches dites plutoniques. Sa présence en surface est le fruit de l’érosion. La nature, la taille et l’agencement des divers minéraux cristallisés dépendent de facteurs qui interagissent de manière complexe. Les facteurs principaux sont la température, la pression, la composition chimique du magma et le temps de cristallisation.

• Magma hyposiliceux : lorsque la teneur en silice est faible (50%), le magma en fusion est fluide et traverse rapidement l’écorce terrestre pour couler en surface, donnant naissance aux roches dites éruptives. Sa présence en surface est le fruit du volcanisme.

CLASSIFICATION DES ROCHES MAGMATIQUES :

Il existe plusieurs classifications basées sur
- la teneur en silice
- la composition minéralogique
- la structure cristalline
- l’indice de coloration

Ce n’est que depuis 1974 qu’il existe une classification internationale unifiée due aux travaux de Streckeisen, basée sur les proportions relatives des principaux minéraux constitutifs.

Ce tableau permet également de se rendre compte de l’importance des feldspaths alcalins, du quartz et des plagioclases. La classification des roches magmatiques est principalement basée sur l’importance respective de ces minéraux qu’on appelle « minéraux cardinaux » ou essentiels.

Concernant les roches volcaniques, il n’existe pas de classification qui fasse l’unanimité. La difficulté de réaliser une classification provient du fait que le refroidissement souvent très rapide produit des roches peu ou pas cristallisées. Seule des analyses chimiques ou l’étude de lames minces au microscope polarisant peuvent pallier ces lacunes. D’une manière générale, on classe les roches sous deux grandes familles : les « pyroclastites » (désignent toutes les roches volcaniques qui ont été éjectées dans l’air) et les « laves » (principalement des basaltes).

C - Les roches métamorphiques

Les roches métamorphiques constituent environ 27% de la croute terrestre. Elles sont formées à partir de roches préexistantes (soit sédimentaires, soit magmatiques ou elles-mêmes issues d’un métamorphisme antérieur) essentiellement par des recristallisations de nouveaux minéraux suite à des élévations de température et de pression liées soit aux mouvements des plaques tectoniques (métamorphisme régional) soit à la remontée de plutons (métamorphisme de contact).

Ces roches sont caractérisées par l’acquisition de textures et structures (schistosités) particulières, sous l’influence de conditions physiques et/ou chimiques différentes de celles ayant présidé à la formation de la roche originelle.

Il résulte de la grande variabilité de ces contraintes un large éventail de structures/textures différentes. Certaines roches seront issues d’un très faible métamorphisme alors que d’autres auront subi des conditions de pression et de température pouvant mener à leur fusion quasi-totale.
La classification des roches métamorphiques doit alors prendre en compte ces variations progressives.

CLASSIFICATION DES ROCHES METAMORPHIQUES :

En raison de la complexité du métamorphisme et des origines très diverses des roches métamorphiques, il n’existe pas de classification qui fasse l’unanimité.

Les géologues tentent généralement de construire des classifications qui soient basées sur la nature de la roche originelle et sur les conditions de pression et de température du métamorphisme (présence de minéraux caractéristiques).
Les minéraux principaux sont généralement les minéraux des roches originelles, soit le quartz, les feldspaths, les micas et les minéraux argileux. Les principaux minéraux néoformés du métamorphisme sont des silicates : grenats, épidotes, amphiboles, biotite, chlorite, etc…

- Classification prenant en compte la roche originelle :

NB : On rajoute le préfixe « méta » pour nommer les roches qui ont été légèrement métamorphisé (ex : métabasaltes, métadiorite, métagrès, etc).

- Classification prenant en compte les associations de minéraux :

Sur le terrain on franchit des surfaces successives appelées « isogrades » lorsque l’on se déplace du bord de la zone métamorphisée vers le centre ayant subi les plus fortes températures et pression. Ces isogrades sont caractérisés par l’apparition de minéraux typiques dont l’association relate les conditions de pression/température qui ont mené à leur formation. On désigne par la notion de « faciès métamorphique » une association déterminée de ces minéraux.

Conclusion

La pétrographie est une science complexe et relativement jeune, à l’image de la géologie en général. L’abondance des paramètres nécessaires à la détermination de l’origine et à la dénomination d’une roche fait qu’il n’existe pas de modèles et de classification capables d’englober l’ensemble des relations qu’entretiennent ces paramètres.

Cependant elle demeure accessible à chacun grâce à l’utilisation de classifications simplifiées et parce qu’elle ne nécessite que très peu de matériel (une loupe et un peu d’acide chlorhydrique).

L’art de la pétrographie se définit donc par l’aptitude, au travers de l’observation et de l’analyse, d’opter pour la classification la plus adaptée au but de la description.

A lire également : Petit guide pratique sur les minéraux et les roches les plus communes