Sciences · Terre et climat
Le cycle des roches
Le cycle des roches décrit le recyclage permanent de la matière rocheuse : les roches magmatiques, sédimentaires et métamorphiques se transforment les unes en les autres sous l’effet de l’érosion, de l’enfouissement et de la fusion.
Mis à jour le 4 min de lecture
Aucune roche n’est éternelle. Un granite exposé à l’air s’altère en sable, ce sable devient un grès au fond de la mer, le grès enfoui dans une chaîne de montagnes se change en quartzite, qui peut un jour fondre et redonner un magma. Ce recyclage sans fin, qui prend des dizaines à des centaines de millions d’années, s’appelle le cycle des roches (ou cycle géologique). Il relie les trois familles de roches décrites dans la fiche roches et minéraux.
Le cycle en un schéma
| Processus | Point de départ | Résultat |
|---|---|---|
| Cristallisation | Magma | Roche magmatique |
| Altération, érosion, transport, dépôt | Toute roche exposée en surface | Sédiments |
| Diagenèse | Sédiments enfouis | Roche sédimentaire |
| Métamorphisme | Roche enfouie, chauffée, comprimée | Roche métamorphique |
| Fusion | Roche portée à haute température | Magma |
| Soulèvement | Roche profonde | Roche exposée à l’érosion |
Le cycle n’a pas de sens unique. Une roche métamorphique peut être directement érodée sans fondre ; une roche magmatique peut être métamorphisée sans passer par l’état de sédiment ; un sédiment peut être remanié plusieurs fois avant de se consolider.
Les deux moteurs du cycle
L’énergie solaire, en surface
Le Soleil fait fonctionner le cycle de l’eau et les vents. Pluie, rivières, glaciers, gel et vagues fragmentent et dissolvent les roches, puis transportent leurs débris. C’est le domaine de l'érosion et de la sédimentation. Les êtres vivants y participent : racines qui fendent les roches, organismes qui construisent des récifs calcaires.
La chaleur interne, en profondeur
La chaleur héritée de la formation de la Terre et celle produite par la radioactivité alimentent la convection du manteau et la tectonique des plaques. Celle-ci enfouit les roches dans les zones de subduction et de collision, les chauffe, les fait fondre, puis les soulève dans les chaînes de montagnes.
L’histoire d’un grain de quartz
Suivre un grain de quartz permet de comprendre le cycle :
- Il cristallise dans un magma refroidi lentement à 10 km de profondeur, dans un granite.
- Des dizaines de millions d’années plus tard, l’érosion dégage le granite. Les feldspaths s’altèrent en argile, mais le quartz, très résistant, est libéré sous forme de grain de sable.
- Une rivière l’emporte jusqu’à la mer, où il se dépose sur une plage puis sur le fond.
- Recouvert par d’autres couches, il est cimenté avec ses voisins dans un grès.
- Lors d’une collision continentale, le grès est enfoui et recristallise en quartzite.
- Si la température dépasse son point de fusion, la roche fond partiellement et le silicium du grain rejoint un nouveau magma.
Un grain de quartz peut ainsi participer à plusieurs cycles : certains grains de sable actuels ont été recyclés à travers plusieurs générations de grès.
Des vitesses très différentes
| Processus | Durée typique |
|---|---|
| Refroidissement d’une coulée de lave | Heures à années |
| Dépôt d’une couche de sédiments de 1 m en mer profonde | Dizaines à centaines de milliers d’années |
| Consolidation d’un sédiment en roche | Milliers à millions d’années |
| Refroidissement d’un massif de granite | Centaines de milliers à millions d’années |
| Formation puis érosion d’une chaîne de montagnes | Dizaines à centaines de millions d’années |
| Durée de vie d’un fond océanique | Jusqu’à environ 200 millions d’années |
James Hutton, découvreur du temps profond
Le naturaliste écossais James Hutton a été le premier à décrire ce cycle, dans sa Théorie de la Terre présentée en 1785. Observant à Siccar Point, en Écosse, des couches verticales recouvertes de couches horizontales, il comprit qu’il fallait des durées immenses pour déposer, plisser, éroder puis recouvrir ces roches. Il conclut que l’histoire de la Terre ne montrait « aucune trace d’un commencement, aucune perspective d’une fin ».
Son approche, l'uniformitarisme, popularisée par Charles Lyell, affirme que les processus actuels, agissant sur de longues durées, suffisent à expliquer les roches du passé. Elle a ouvert la voie à la découverte de l'âge de la Terre.
Le cycle des roches et les autres cycles
Le cycle des roches est lié au cycle du carbone à long terme. L’altération des silicates consomme du dioxyde de carbone atmosphérique, qui finit stocké dans les calcaires au fond des océans ; les volcans en restituent une partie. Ce thermostat lent, agissant sur des centaines de milliers d’années, a contribué à maintenir la Terre habitable sur des milliards d’années (voir paléoclimat).
Questions fréquentes
Le cycle des roches existe-t-il sur d’autres planètes ?
Sous une forme beaucoup plus limitée. Mars a connu érosion, sédimentation et volcanisme, mais sans tectonique des plaques active, le recyclage profond n’existe pas. La Terre est la seule planète connue où le cycle complet fonctionne aujourd’hui.
Combien de temps dure un cycle complet ?
Il n’y a pas de durée unique : de quelques dizaines à plusieurs centaines de millions d’années, selon le chemin suivi par la roche.
Pourquoi les plus vieilles roches sont-elles rares ?
Parce que le cycle des roches les a presque toutes transformées, érodées ou recyclées dans le manteau. Seuls quelques fragments de croûte continentale ont résisté plus de 4 milliards d’années.