LE GRANITE
LE GRANITE
Proposé par Ali GADARI
Le granite est une roche plutonique magmatique à texture grenue, riche en quartz, qui comporte plus de feldspath alcalin que de plagioclase. Il est caractérisé par sa constitution en minéraux : quartz, feldspaths potassiques (orthoses) et plagioclases, micas (biotite ou muscovite). Le granite et ses roches associées forment l'essentiel de la croûte continentale de la planète. C'est un matériau résistant très utilisé en construction, dallage, décoration, sculpture, sous l'appellation granit.
Le granite est le résultat du refroidissement lent, en profondeur, de grandes masses de magma intrusif qui formeront le plus souvent des plutons, ces derniers affleurantfinalement par le jeu de l'érosion qui décape les roches sus-jacentes. Ces magmas acides (c'est-à-dire relativement riches en silice) sont essentiellement le résultat de la fusion partielle de la croûte terrestre continentale. Certains granites (plagiogranites) rencontrés en petits plutons dans la croûte océanique sont, quant à eux, le résultat de la différenciation ultime de magmas basiques. Ses minéraux constitutifs sont principalement du quartz, des micas (biotite ou muscovite), des feldspaths potassiques (orthoses) et des plagioclases. Ils peuvent contenir également de la hornblende, de la magnétite, du grenat, du zircon et de l'apatite. On dénombre aujourd'hui plus de 500 couleurs de granite différentes
Les roches volcaniques correspondantes sont les rhyolites.
La composition chimique moyenne du granite est : 74,5 % de SiO2, 14 % de Al2O3, 9,5 % de (Na2O, K2O), 2 % d'oxydes (Fe, Mn, Mg, Ca).
Le granite est une roche acide (riche en silice) et dense (densité moyenne : 2,7) .
Les plus gros monolithes granitiques du monde se trouvent dans le parc de Yosemite, en Californie.
En réalité, le terme granite est souvent pris dans le sens plus large des granitoïdes, roches plutoniques avec plus de 20 % de quartz, indépendamment de la nature du ou des feldspaths qu'on y trouve.
Différence entre granite et granit
Il ne faut pas confondre « granite » et « granit », le premier désignant une roche spécifique, tandis que le second est un terme commercial utilisé dans l'industrie extractive, indépendamment de sa lithologie. Le granit est alors un type de roche non poreuse, imperméable, grenue (constituée de grains visibles à l'œil nu) et cohérente. Des roches très variées peuvent ainsi être commercialisées sous l'appellation « granit » : granite, calcaire, gneiss…
La graphie granit pour désigner le granite des géologues (voir définition ci-après) est toutefois admise par de nombreux dictionnaires ainsi que par l'Académie française Ce terme semble être originaire d'Italie. Il apparaît pour la première fois dans le Dictionnaire de la Crusca Il est repris ensuite par Andrea Cesalpino dans son ouvrage De metallicis en 1596, puis par Joseph Pitton de Tournefort dans sa Relation d'un voyage du Levant fait par ordre du roy en 1717.
Les ensembles granitiques à l'échelle mondiale
Les granites au sens large représentent un élément important de la croûte continentale terrestre. Dans certaines régions du monde (Afrique du Sud, Nord-Est du Brésil, Nord-Ouest de l’Australie), ils constituent jusqu’à 75 % de la surface des roches exposées. Par exemple, la collision de plaques continentales a pour effets essentiels la formation de grandes zones de déformation, mais aussi la production de granites. C'est un des moyens les plus efficaces d’évacuer l’énergie de la collision, soit thermiquement (fusion de la croûte), soit mécaniquement (cisaillements verticaux ou horizontaux). Les granites représentent le mode principal de transfert des éléments, en particulier ceux producteurs de chaleur (Th, U) de la croûte inférieure à la croûte supérieure. Ils conduisent donc à une différenciation chimique de la croûte. De plus, ils sont souvent à l’origine de minéralisations dont l’intérêt économique est évident.
Genèse des granites
Les granites sont d'origine plutonique, par opposition aux roches effusives d'origine volcanique comme le basalte. Ils se forment en profondeur par refroidissement très lent du magma, mélangé à d'autres roches. Les minéraux cristallisent alors dans un certain ordre : d'abord les micas, puis les feldspaths, enfin les quartz. Certains granites naissent de la fusion de la croûte continentale lors d'une collision entre deux plaques tectoniques.
Deux modèles de processus pétrogénétiques responsables de la formation des granites sont proposés : fusion crustale de roches à différents niveaux de composition variable (ces roches fondues de la croûte continentale ou océanique donnant directement un liquide granitique) ; fusion mantellique de roches ultramafiques qui donnent des basaltes, des andésites/diorites, évoluant par le processus de différenciation en une série magmatique plus ou moins complète, qui s'étend du magma basique primaire au granite. Ces modèles (origine mantellique et crustale) sont insuffisants pour expliquer la variété des granites dont la formation résulte le plus souvent d'une contamination et d'un enrichissement du magma basique par la silice et les alcalins (Na et K) qui diffusent de la croûte continentale, ou d'un mélange entre des magmas basiques d'origine mantellique et des magmas granitique d'origine crustale (granite mixte). Si l'immense majorité des granites peut avoir deux origines différentes (mantellique et crustale), mais non incompatibles, tous les intermédiaires possibles existent.
Classification et typologie
De nombreux auteurs ont établi des classifications, parfois génétiques, souvent binaires : leucogranites et granodiorites de J. Didier & J. Lameyre (1969) granites Iet granites S de B.W. Chappell & A.J.R. White (1974), série à ilménite et série à magnétite de S. Ishihara (1977), granites crustaux C et granites mantelliques ou mixtes M de J. Didier et al. (1982), etc. Ces classifications binaires ne rendent pas compte totalement de l'hétérogénéité des granites et de la complexité des phénomènes naturels.
La classification de B.W. Chappell & A.J.R. White (1974) a été adaptée par les pétrologues du monde entier, et progressivement complétée par le granite de type « M » (1979, Chappell) et le granite de type « A » (Loiselle & Wones 1979). Progressivement, cette classification S-I-M-A en 4 groupes s'est imposée, même si la plupart des pétrologues s'intéressant aux granites reconnaissent qu'elle est à la fois incomplète et ambiguë. Pour autant, aucune autre classification n'a réussi à s'imposer dans le monde des granites.
En 1999, une classification plus générale portant sur les granitoïdes les répartit en six grands groupesde minéralogie et de chimie distinctes.
Les granites calco-alcalins
Ils sont d'origines mixtes (mantellique et crustale) et majoritaires dans les zones de subduction où ils participent à la formation et au recyclage de la croûte continentale. Ce sont les granites de type I. Les granites calco-alcalins sont présents dans la croûte continentale proche du Moho (discontinuité de Mohorovičić). Ils ont la particularité d'être certes grenus, mais surtout, la présence de microlites (rare) prouve l'activité des enveloppes internes de la Terre.
Les granites tholéiitiques
Associés à la croûte océanique, ils résultent d'une différenciation poussée d'un magma à l'origine basaltique. Les plagiogranites sont très riches en feldspaths plagioclases, d'où leur teinte claire. Des plagiogranites peuvent être observées dans les ophiolites du Chenaillet.
Les granites alcalins
Ils sont issus d'un magmatisme alcalin typique d'un contexte distensif. D'origine mantellique le rapport Sr/Sr de ces roches est élevé. Ce sont les granites de type M, ils ont un rôle essentiel dans la formation de la protocroûte (épaississement et enrichissement en certains minéraux). Ils sont surtout constitués de minéraux appelés feldspaths alcalins. Ils sont reconnaissables par leur pâleur. On y trouve peu de pyroxène, mais plus de quartz. Ils sont rares et nécessitent des forages quasi rivaux.
Les leucogranites
Les leucogranites (du grec λευκος / leucos, « blanc ») sont relativement riches en alumine et sont caractérisés par la présence de muscovite (mica blanc) à côté de la biotite. Il s'agit d'un granite à deux micas (par opposition aux granites les plus courants dits granites à biotite, caractérisés par la présence de biotite seule).
La montagne de Locronan est formée sur un pluton de leucogranite. Des intrusions tardives de leucogranite à biotite et muscovite sont à l'origine du Mont-Dol, du Mont-Saint-Michel et de Tombelaine.
Le granite d'anatexie
Le granite d'anatexie (du grec ana, « en haut » et texis, « enfantement », « fusion ») a des contacts diffus, progressifs avec les roches encaissantes métamorphiques. L'absence d'auréole de métamorphisme de contact indique qu'il n'y a pas de contraste thermique entre le magma et son encaissant, contrairement au granite intrusif. Ce granite est dit « concordant » car il ne digère pas l'encaissant. Le passage est progressif entre des roches hautement métamorphiques et le granite d'anatexie par l'intermédiaire de gneiss migmatitiques.
Ce granite a un aspect différent des autres granites. Il a souvent des hétérogénéités, avec des minéraux orientés. Il est issu de la fusion de la croûte continentale dans deux contextes géodynamiques différents. Dans les zones de subduction, cette fusion a lieu à la suite de l'hydratation des roches de la croûte continentale par l'eau provenant de la déshydratation de la croûte océanique subduite. Dans les zones post-collision, la fusion est rendue possible par l'augmentation de la température grâce à la désintégration radioactive des éléments de la croûte continentale. Dans les deux cas, la croûte continentale subit une fusion partielle. Le piégeage du liquide in situ, conduit à une morphologie de batholite d'anatexie. Si ce magma granitique migre vers la surface, il peut être à l'origine de granites intrusifs formant des massifs circonscrits, « discordants » (batholite intrusif discordant, pluton).
Le granite obtenu peut former des mylonites ou des gneiss mis au jour ] par l'érosion. Ces granites sont de type S (croûte continentale sédimentaire riche en aluminium).
Utilisation
L’histoire du granite commence en carrière d’où il est extrait au moyen du minage (répartition de charges d'explosifs dans des trous réalisés par des forages selon un écartement, appelé maille) ou par sciage au câble diamanté (technique apparue dans les années 1970 dans les carrières de marbre italiennes). Les blocs ainsi extraits sont ensuite acheminés vers les usines ou ateliers où ils subissent plusieurs opérations mécanisées de transformation (dégrossissage aux coins éclateurs et à la masse, débitage par sciage, diverses façons de taille et de finitions de surface) jusqu’à obtenir les produits finis commandés par la clientèle. La taille manuelle reste utilisée pour le façonnage d’un certain nombre de produits.
Le granite est utilisé comme matériau de construction (granulats de haute résistance mécanique issus de granite microgrenu, pierre dimensionnelle) ou d'empierrement. En raison de sa texture, de sa durabilité, de son aptitude au polissage et de sa composition pluriminérale qui lui donne un aspect esthétique et différents coloris (nuancier de granites), il est également employé pour la fabrication de monuments funéraires, sculptures, comptoirs, dallages, bordures de trottoir et, depuis les années 1980, comme matériau d'ornement de cuisines et salles de bain.
De manière plus anecdotique, le granite peut aussi servir d'alternative aux glaçons pour refroidir les boissons. Contrairement aux glaçons, la pierre ne fond pas et ne risque donc pas de dénaturer le goût de la boisson par dilution.
Quelques monuments en granite:
- Le mont Rushmore;
- L’obélisque de Louxor.
- Les Grottes de Barabar, creusées dans le granite, et aux parois polies, Inde, 3e siècle av. J.-C.
C'est l'une des trois roches officielles de l'état du Vermont, aux États-Unis, les autres étant le marbre et l'ardoise.
Altérations du granite
Lors de sa cristallisation dans la croûte, le granite reste immobilisé à cet endroit précis, ce qui forme alors un pluton granitique. Le soulèvement des terrains et l'érosion des couches supérieures rendent observable le pluton granitique. Les affleurements granitiques sont nombreux dans le monde ; en France, on peut les observer par exemple en Bretagne, dans les Vosges, dans le Massif central, dans les Alpes, dans le Jura (Massif de la Serre) et en Corse.
Dans un granite faiblement altéré, le fer de la biotite précipite en hydroxyde de fer FeO(OH)x (minéraux de limonite ou goethite) qui forme des auréoles de couleur rouille autour de ces minéraux, les autres minéraux paraissant sains. Dans un granite fortement altéré devenu friable (« granite pourri »), les minéraux de biotite tendent à disparaître par hydrolyse (transformés en oxyde ferrique ou en chlorite donnant une teinte verdâtre). Les cristaux de feldspath deviennent ternes, pulvérulents (hydrolyse partielle, car leur ion Al3+ est insoluble) et s'imprégnent progressivement des hydroxydes de fer qui se concentrent au voisinage de petites fissures. Les grains de quartz restent sains. Les argiles résultent, par néoformation, de l’hydrolyse des biotites et des feldspaths tandis que les cristaux de feldspath (notamment l'orthose plus résistant à l’altération que le plagioclase, le premier formant des cristaux en relief à la surface du granite pourri) et de quartz non altérés formeront des grains individualisés, l'arène granitique prise dans une pâte argileuse.
L'altération mécanique et chimique du granite est facilitée par la présence de diaclases et de fissures plus ou moins larges permettant à l’eau ou aux racines des plantes de pénétrer plus facilement à l’intérieur de la roche : le granite possède en effet une porosité de fissures ouvertes (cas d'une roche en décompression) et fermées (cas d'une roche en compression). L'altération périphérique du granite selon une série d'écailles concentriques en pelures d'oignon conduit, en climat tempéré, à la formation de blocs et de boules de granites puis d'un chaos granitique au pied duquel on observe une arène granitique (voir par exemple le site de la « pierre aux neuf gradins » Soubrebost, dans le département de la Creuse). En climat tropical, l'hydrolyse neutre ou alcaline conduit à des argiles parfois différentes tandis que les ions Al3+ des feldspaths précipitent sous forme d'hydroxydes (bauxite).
La vitesse de désagrégation du granite dépend du climat, mais s'accélère une fois que le granite est devenu une roche grenue non consolidée de type sable, très perméable en raison de sa porosité d'interstices. En montagne, l'érosion des massifs granitiques donne lieu à différents modelés : aiguilles, flèches…
La désagrégation du granite, ayant ainsi libéré le feldspath, le quartz et le mica, est à l'origine de gisements desquels on peut extraire ces différents minéraux.
Le feldspath peut évoluer jusqu'au stade d'argile kaolinique.
| Granite | Arène granitique |
|---|---|
| Mica (minéral noir ; la muscovite (mica blanc) est inaltérable) | Très rare car très altéré |
| Feldspath (minéral clair et brillant) | Grains plus ou moins altérés |
| Quartz (minéral translucide de forme irrégulière à éclat gras | Grains non altérés |
| Poudre argileuse résultat de l'altération chimique des feldspaths et des micas |
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