Lorsqu’une roche est sollicitée par une pression qui n’est pas la même dans toutes les directions, ou par une contrainte de cisaillement (forces agissant pour  » salir” la roche), les minéraux peuvent s’allonger dans la direction perpendiculaire à la contrainte principale. Le motif de cristaux alignés qui en résulte est appelé foliation.

La foliation peut se développer de plusieurs façons. Les minéraux peuvent se déformer lorsqu’ils sont pressés (figure 10.6), devenant plus étroit dans une direction et plus long dans une autre.

Figure 10.6 Foliation qui se développe lorsque les minéraux sont pressés et se déforment en s’allongeant dans la direction perpendiculaire à la plus grande contrainte (indiquée par des flèches noires). Gauche – avant de presser. Juste après avoir serré. Source : Steven Earle (2015) CC PAR 4.0voir la source

Si une roche est à la fois chauffée et comprimée pendant le métamorphisme et que le changement de température est suffisant pour que de nouveaux minéraux se forment à partir de minéraux existants, les nouveaux minéraux peuvent être forcés de croître plus longtemps perpendiculairement à la direction de compression (Figure 10.7). Si la roche d’origine avait une litière (représentée par des lignes diagonales sur la figure 10.7, à droite), la foliation peut obscurcir la litière.

Figure 10.7 Effets de la compression et de la croissance minérale alignée pendant le métamorphisme. Gauche: Protolithe avec litière diagonale. À droite : Roche métamorphique dérivée du protolithe. Les cristaux de mica allongés se sont développés perpendiculairement à la direction de contrainte principale. La literie d’origine est obscurcie. Source: Steven Earle (2015) CC BY 4.0 voir la source

Ce n’est cependant pas toujours le cas. Le gros rocher de la figure 10.8 a une forte foliation, orientée presque horizontalement dans cette vue, mais il a également une litière encore visible sous forme de bandes sombres et claires en pente raide vers la droite.

Figure 10.8 Un géologue est assis sur un rocher qui a une foliation (marquée par la ligne pointillée presque horizontale), et conserve encore des preuves de la litière d’origine (ligne pointillée fortement plongeante). La roche a subi un degré de métamorphisme relativement faible, c’est pourquoi la litière est toujours visible. Source: Karla Panchuk (2018) CC BY 4.0, modifiée d’après Steven Earle (2015) CC BY 4.0 voir la source

Foliation et port cristallin

La plupart des foliations se développent lorsque de nouveaux minéraux sont forcés de croître perpendiculairement à la direction du stress le plus important. Cet effet est particulièrement fort si les nouveaux minéraux poussent sous des formes plates ou allongées. La roche en haut à gauche de la figure 10.9 est foliée, et la structure microscopique du même type de roche foliée est montrée sur la photographie en dessous. Dans l’ensemble, la photomicrographie montre que la roche est dominée par des cristaux allongés alignés en bandes allant du haut à gauche vers le bas à droite. La contrainte qui a produit ce motif était la plus grande dans la direction indiquée par les flèches noires, à angle droit par rapport à l’orientation des minéraux. Les minéraux alignés sont principalement du mica, qui a un port de cristal plat, avec des plaques empilées comme des pages dans un livre.

Figure 10.9 Une roche métamorphique foliée appelée phyllite (en haut à gauche). L’éclat satiné provient de l’alignement des minéraux. En bas à gauche – une vue du même type de roche sous un microscope montrant des cristaux de mica (colorés sous lumière polarisée) alignés en bandes. La région délimitée par une ligne pointillée rouge montre une lentille de cristaux de quartz qui n’affichent pas d’alignement. En haut à droite – piles de cristaux de mica platy. En bas à droite – un cristal de quartz bloc. Source : Karla Panchuk (2018) CC BY-SA 4.0. Cliquez sur l’image pour les sources de photos.

La zone de la photomicrographie délimitée par la ligne pointillée rouge est différente du reste de la roche. Non seulement la composition minérale est différente — il s’agit de quartz, pas de mica — mais les cristaux ne sont pas alignés. Les cristaux de quartz ont été soumis à la même contrainte que les cristaux de mica, mais comme le quartz se développe en forme de blocs plutôt qu’en forme allongée, les cristaux ne peuvent être alignés dans aucune direction.

Même si les cristaux de quartz eux-mêmes ne sont pas alignés, la masse des cristaux de quartz forme une lentille qui suit la tendance générale de l’alignement dans la roche. Cela se produit parce que la contrainte peut provoquer la dissolution de certaines parties des cristaux de quartz et que les ions résultants s’écoulent perpendiculairement à la plus grande contrainte avant de former à nouveau des cristaux.

Les effets de la recristallisation de la figure 10.9 ne seraient pas visibles à l’œil nu, mais lorsque de plus gros cristaux ou de gros clastes sont impliqués, les effets peuvent être visibles sous forme d' »ombres” ou d' »ailes” autour des cristaux et des clastes. La roche de la figure 10.10 avait un conglomérat riche en quartz comme roche mère. La contrainte différentielle a provoqué l’allongement des cailloux de quartz dans la roche, et elle a également provoqué la formation d’ailes autour de certains cailloux (voir le caillou dans l’ellipse pointillée). L’emplacement des ailes dépend de la répartition des contraintes sur la roche (Figure 10.10, en haut à droite).

Figure 10.10 Métaconglomérat avec des cailloux de quartz allongés. Les cailloux ont développé des ”ailes » à des degrés divers (par exemple, ellipse pointillée blanche). Ceux-ci sont le résultat de la dissolution du quartz là où la contrainte est appliquée, et s’éloignant de la direction de la contrainte maximale avant la recristallisation (esquisse en haut à droite). Source : Karla Panchuk (2018) CC BY-NC-SA 4.0. Photo de R. Weller / Collège Cochise voir la source. Cliquez sur l’image pour afficher les conditions d’utilisation.

La foliation Contrôle la rupture des roches

Les roches métamorphiques foliées ont des cristaux allongés orientés dans une direction préférée. Cela forme des plans de faiblesse, et lorsque ces roches se brisent, elles ont tendance à se briser le long de surfaces parallèles à l’orientation des minéraux alignés (Figure 10.11). Les ruptures le long des plans de faiblesse dans une roche causées par la foliation sont appelées clivage de la roche, ou simplement clivage. Ceci est distinct du clivage dans les minéraux car le clivage minéral se produit entre les atomes d’un minéral, mais le clivage de la roche se produit entre les minéraux.

Figure 10.11 Vue en gros plan d’une roche métamorphique avec des cristaux allongés alignés. Les cristaux contrôlent la forme de la rupture dans la roche (espace noir), ce qui entraîne des ruptures le long de surfaces parallèles. Source : Karla Panchuk (2018) CC PAR 4.0

L’alignement minéral dans la roche métamorphique appelée ardoise est ce qui provoque sa rupture en morceaux plats (Figure 10.12, à gauche), et c’est pourquoi l’ardoise a été utilisée comme matériau de couverture (Figure 10.12, à droite). La tendance de l’ardoise à se briser en morceaux plats est appelée clivage ardoisé.

Figure 10.12 Le clivage de la roche métamorphique à grain fin appelée ardoise entraîne des ruptures le long de surfaces relativement planes (à gauche). C’est pourquoi l’ardoise a été utilisée pour le matériau de couverture (à droite). Source: Gauche – Roger Kidd (2008) CC BY-SA 2.0 voir la source; Droite – Michael C. Rygel (2007) CC BY-SA 3.0 voir la source

Le clivage de la roche est ce qui a provoqué la séparation du rocher de la figure 10.8 du substrat rocheux de manière à laisser la surface supérieure plate sur laquelle le géologue est assis.

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