ROCHES ET MINERAUX

L'étude physique des roches se réalise en fonction de leur comportement vis à vis de l'eau, de la chaleur ainsi que par les propriétés électriques, magnétiques et radio-actives de certaines d'entre elles.  

2) Les caractères physiques vis à vis de l'eau :  Trois  types de roches selon leurs propriétés, la roche dissoute par l'eau (soluble), celle qui laisse filtrer l'eau (perméable) celle qui ne laisse pas filtrer l'eau (imperméable).

Les roches solubles. Seules sont solubles dans l'eau les roches salines et des roches carbonatées, il s'agit en fait de la solubilité des ions qui la constituent. Tous les ions peuvent plus ou moins se dissoudrent dans des solutions naturelles, en fonction de leur solubilité , il est possible de répartir les composés ioniques en quatre catégories :

- les ions trés solubles qui restent en solutions à trés forte valeur de pH, ce sont des cations à trés faible potentiel ionique qui ne s'entourent pas de molécule d'eau (cations non hydratés)

- les ions solubles à faible potentiel ionique qui représentent les cations hydratés et donnent des solutions à caractère alcalin.

- les ions dont la stabilité en solution est faible qui représentent des cations à potentiel ionique moyen et des hydroxydes amphotères qui peuvent fonctionner commes des acides ou des bases selon le milieu.

- les ions à fort potentiel ionique libérés dans l'eau qui correspondent à de anions complexes solubles.

C'est pourquoi aucune roche n'est totalement insoluble et qu'un corps mis en présence d'eau laisse permet à  des ions d'émigrer de la surface cristalline vers le milieu aqueux.

Les roches perméables et imperméables. Une roche est perméable si elle possède des interstices au travers desquels l'eau peut s'infiltrer. L'inverse n'est pas vrai, toute roche poreuse n'est pas forcémént perméable; si les pores ne communiquent pas entre eux la roche n'est pas parfaitement perméable (porosité close). Il convient également d'opposer la perméabilité de la roche qui possède des vides de petites tailles communuiquant entre eux (sables ...) à la perméabilité des ensembles rocheux à vides trés grands. Une roche peut être imperméable en échantillon et perméable en gisement.

Les roches et la plasticité, l'élasticité, la liquidité.   Si la déformation d'un corps cesse et que celui-ci revient à sa position initiale, la déformation est dite élastique. Dans le cas contraire la déformation est dite plastique.Les argiles sont des corps plastiques en fonction de leur teneur en eau suffisante, l'argile trop riche en eau devient fluide 

3) Les caractères physiques vis à vis de la rempérature : 

L'élévation de température détruit certains corps d'une roche (charbons pétrole), les font fondre selon l'échelle de Von Kobell   - Stibine 546 ° - Chalcopyrite 800 ° - Almandin  1050 ° - Actinote 1200 ° - Orthose 1420 ° - Bronzitz 1577 ° - Quartz 1710 ° ou les décomposent plus ou moins. Une roche chauffée subie des réactions endo ou exothermiques qui modifient sa compostion et sa constitution.

Le principe de l'analyse thermique est de suivre les variations d'une roche portée à des températures allant de 0° à 1100°.  Par l'analyse thermo pondérale, o,n analyse la perte de poids de l'échantillon, par thermodilatométrie on analyse la dilatation progressive de l'échantillon, par l'analyse thermique différentielle  on mesure la différence de température de deux corps soumis en même temps au chaffage, l'un inerte avec élévation de température constante, l'autre étant le spécimen étudié avec une température s'écartant du corps inerte en subissant des réactions exo ou endothermiques. 

La propagation de la chaleur par les roches. Les roches sont trés mauvais conducteur de chaleur, si la température du sol varie périodiquement , la température en profondeur varie également mais avec un décalage dans le temps et avec une amplitude diminuée. Aucune roche n'est gélive, c'est l'eau des pores rocheux qui gèle, pas l'eau des canalicules de la roche qui subit des tensions retardant indefiniment le gel.

4) Les propriétés magnétiques des roches. C'est une propriété commune à toutes les roches, il n'existe pas de roche amagnétique. Presque tous les corps placés dans un champ magnétique acquièrent les propriétés d'un aimant. Cette aimantation peut disparaitre (para et diamagnétisme) quand on supprime le champ ou persister. C'est pourquoi on distingue les roches ferromagnétiques qui garde l'aimantation de facon permanente jusqu'a une température définie pour chaque corps  applée "point de Curie" on y trouve le fer, le nickel, le cobalt, la magnétite, certains spinelles de la famille des ferrites etc... 

5) Les propriétés électriques des roches.  Ces propriétés sont induites par le frottement, la chaleur ou des efforts mécaniques, la topaze, le diamant, l'ambre s'électrisent s'ils sont frottés et attirent des corps légers. La tourmaline par son échauffement crée des électricités de signes contaires aux deux extrémités (pyroéléctricité), le quartz par pression cré une éléctricité par unité de surface (piézoélectricité).

6) Les propriétés radioactives des roches. Un élément radioactif se transforme spontanémént en un autre élément avec émission de particules de trois types:

- Alpha qui sont des noyaux d'hélium avec rayonnement peu pénétrant, chargés positivement

- Béta qui sont des électrons avec rayonnement pénétrant chargés négativement

- Gamma de rayons X pénétrant, non chargé. Ce sont des photons. 

Il existe trois grandes familles d'éléments naturels radioactifs, celle du radium, de l'actinium et du thorium. A ajouter quelques autres séléments tel le potassium 40K qui se tranforme pour partie en calcium 40 (88.3 %) et en argon 40 (11.7%). Le rubidium qui se transforme en strontium. Le carbone 14 issu de la tranformation de l'azote dans l'air qui se mélange à de l'oxygène pour donner du gaz carbonique qui se transmute lui même en azote, le tout avec un total équilibre.

Le fait que la période d'un élément radioactif soit constante permet de mesurer le temps absolu en géologie.