ROCHES (Formation) Pétrologie

Textures et structures

En tout état de cause, la formation et l'évolution d'une roche sont des phénomènes hors d'équilibre, même si on peut fréquemment les assimiler à une succession d'états d'équilibre limités dans le temps et dans l'espace. C'est ainsi que la superposition, dans un même échantillon, de plusieurs états d'équilibre distincts qui se sont succédé dans le temps se traduit par une superposition d'associations minérales – ou paragenèses – dont les plus anciennes sont obligatoirement plus ou moins oblitérées. En outre, ces phénomènes se produisent souvent en présence de contraintes, responsables de déformations. Cinétiques de nucléation et de croissance des minéraux, superposition d'états d'équilibre successifs et présence éventuelle de contraintes, tels sont les facteurs qui font que l'organisation des phases constitutives des roches n'est jamais quelconque. On appelle texture (disposition mutuelle des minéraux, à l'échelle le plus souvent microscopique) et structure (disposition des minéraux et des roches dans leur contexte géologique) cette organisation.

On peut prendre comme exemple la cristallisation d'un magma basique, en l'absence de toute déformation. Si le refroidissement est rapide, le liquide se fige en un verre caractéristique des roches volcaniques ; ce verre englobe les cristaux déjà formés, certains (les plus précoces) de taille notable ( phénocristaux), d'autres, formés plus tardivement et donc beaucoup plus rapidement, très petits et incomplets, tels les microlites. En revanche, un refroidissement extrêmement lent entraîne une cristallisation complète, pratiquement continuellement à l'équilibre (évolution « réversible »), qui se traduit par des formes polyédriques jointives de cristaux de taille millimétrique à centimétrique. Entre ces deux types extrêmes de textures, bien des cas intermédiaires peuvent être rencontrés dont l'étude est susceptible de donner des indications précieuses, par exemple sur l'ordre de cristallisation des différents minéraux.

En réalité, les phénomènes sont beaucoup plus complexes, le nombre de paramètres qui interviennent étant considérable. Ainsi, les vitesses de nucléation et de croissance dépendent-elles certes de la température, mais aussi de l'homogénéité du milieu et des vitesses de diffusion des espèces dissoutes (donc de la viscosité du magma et de sa composition, y compris de sa teneur en éléments volatils, en eau en particulier) ; une espèce minérale à grande force de cristallisation, lorsqu'elle est en compétition avec d'autres espèces, peut redissoudre ces dernières afin d'acquérir sa forme propre : cette dernière ne sera pas, dans ce cas, un indice de cristallisation précoce. Des textures et structures particulières résultent de l'accumulation par sédimentation dans le liquide magmatique de cristaux précoces ( cumulats).

Dans les roches métamorphiques, les phénomènes sont du même ordre. Il s'y ajoute une importance primordiale des contraintes, donc des déformations. Certains minéraux à structure cristalline très compacte (grenats, par exemple) présentent la particularité de se rééquilibrer très difficilement après leur formation ; ils ont tendance à fossiliser des structures, textures et compositions chimico-minéralogiques des états antérieurs. Leur étude apporte alors de nombreux renseignements sur ces événements anciens, surtout lorsqu'il est possible de corréler leur croissance avec les phases de déformation.

Ainsi, le jeu des cristallisations, de recristallisations et des déformations tout au long de l'histoire d'une roche peut-il en principe être reconstitué à partir des structures et textures. En fait, la forme et la disposition des minéraux obéit à des lois complexes liées aux phénomènes[...]