Gneiss
Le gneiss ([gnɛs]) est une roche métamorphique de la croûte continentale contenant du quartz, du mica, des feldspaths plagioclases et parfois du feldspath alcalin, tous suffisamment gros pour être identifiés à l'œil nu.
| Catégorie | roche métamorphique |
|---|---|
| Minéraux essentiels | |
| Minéraux accessoires |
épidote, apatite, tourmaline, magnétite, ilménite, zircon, titanite, pyrite, kyanite, sillimanite, andalousite, cordiérite, grenat, hornblende, augite, chlorite |
| Texture | foliée |
| Couleur | variable, souvent grise |
| Utilisation |
empierrement, construction, aménagement[2] |
| Affleurement | boucliers |
| Dureté | 6-7 |
La foliation, toujours présente mais parfois peu visible à l'œil nu, est marquée par l'alternance de petits lits clairs (blancs, gris, rosés) formés de quartz et de feldspaths, et de fins niveaux plus sombres composés de minéraux ferromagnésiens (micas noirs, amphiboles...). Cette alternance correspond à une ségrégation de cristaux liée à un litage que l'on appelle tectonique ou métamorphique.
Étymologie
Le mot est attesté en français pour la première fois en 1750 sous la forme Kneiss, puis en 1774 et 1779[3], sous sa forme actuelle gneiss. Il s'agit d'un emprunt à l’allemand Gneiss de même sens. Le mot provient d'une dénomination utilisée par les mineurs saxons au XVIe siècle[4].
Caractères généraux
Les lits clairs sont constitués principalement de quartz, de plagioclases et de feldspaths. Ils ont une texture granoblastique. Les lits sombres sont micacés (souvent des micas noirs de type biotite) avec la présence éventuelle d'amphiboles. Ils ont une texture lépidoblastique. Les pétrographes parlent alors de texture granolépidoblastique[5].
Cette structure en feuillets ou lits est généralement due à une déformation ductile qui s'est produite en même temps que le métamorphisme. Les plans ainsi définis sont appelés foliation, et correspondent au plan d'aplatissement de la roche. Celle-ci a souvent été étirée en même temps qu'aplatie (un peu comme un métal dans un laminoir). On observe alors une linéation d'étirement, marquée par l'allongement des minéraux, sur les plans de foliation[6].
Genèse
Les gneiss ont deux origines possibles : métamorphisme de roches magmatiques (orthogneiss dont la proportion de minéraux clairs s'apparente à celle du granite, 1/3 de quartz, 2/3 de feldspaths) ou de roches sédimentaires (paragneiss caractérisés par une abondance de micas et de silicates d'alumine). Ils diffèrent par leur composition minérale, par leur structure et par leur genèse (histoire d'origine). Ils ne marquent pas forcément une intensité du métamorphisme général (influence de la composition de leur protolithe d'origine) plus grande que pour les micaschistes dont ils se distinguent par l'abondance de minéraux clairs (notamment le feldspath), la faible proportion de minéraux ferro-magnésiens sombres et la forte cohésion qui en résulte[6].
Les gneiss sont généralement métamorphisés dans le faciès amphibolitique (minéraux caractéristiques la hornblende et le grenat) ou granulitique (avec comme minéraux caractéristiques le microcline et le pyroxène), à une température supérieure à 600 °C et une pression comprise entre 2 et 12 kbar[7].
Variétés
Les principales variétés de gneiss sont les suivantes[9] :
- Gneiss homogène (litage non visible à l'œil nu), gneiss lité (litage visible à l'œil nu), gneiss rubané caractérisé par un litage régulier (rubanement qui peut être l'héritage d'une stratification ou le fruit d'une schistosité).
- Gneiss œillé dans lequel des phénocristaux de feldspath ou de quartz sont conservés ou ont recristallisé, formant des yeux (ou des amandes effilées) remplis de cristaux orientés comme les lits de micas qui les encadrent. La présence d'yeux de porphyroclastes de feldspath indique le caractère orthodérivé du gneiss ; la présence d'amandes quartzofeldspathiques dérivant du boudinage de filonnets granitiques anciennement inclus dans une métapélite migmatisée, indique le caractère paradérivé du gneiss.
- Gneiss plissé présentant des plis qui sont les témoins des déformations qu'a subi la roche.
- Gneiss amphibolitique issu du métamorphisme d'une ancienne coulée basaltique.
Le rubanement gneissique est causé par l'alternance de lits clairs et de lits discontinus de micas noir et grenats rouge.
Gneiss plissé.
Gneiss amphibolitique. Début de rubanement gneissique causé par les lits de feldspath blanc.
Gisement
Les gneiss sont abondants dans la croûte continentale où ils peuvent être graduellement migmatisés et passer progressivement à des granites d'anatexie (massifs granitiques aux limites moins nettes). Comme les micaschistes, ils affleurent dans les boucliers (gneiss d'Acasta, ceinture de roches vertes) et dans les chaînes de montagnes anciennes à la suite de l'exhumation de leur racine crustale[6].
Notes et références
- Source : Extrusion Tectonics in Asia
- Moins résistant que le granite en raison d'une certaine friabilité, le gneiss donne des moellons de qualité moyenne. Il peut servir comme pierre naturelle en revêtement de façade ou de sol. Source : « Emploi des roches en construction », sur techniques-ingenieur.fr,
- J. Ch. Valmont de Bomare, Mineralogie, ou Nouvelle exposition du regne mineral, Paris : Vincent, 1774, p. 429
- « nu verstehet ir bergleut besser, denn ichs euch berichten kan, was ein gneisiger stein und gelliger (fester) felsz und zeher oder harter knawer… für ein harts ding sey, da kein eisen und stahel wie auff einem amposz oder demant hafften und bestehen will… darumb man solche auff stöllen auch oft umbfaren musz », Johannes Mathesius, Sarepta oder Bergpostille, darinn von allerley Bergwerck und Matallen… guter Bericht gegeben wird, Nürnberg, 1571, 138, cit. par Jacob und Wilhelm Grimm, Deutsches Wörterbuch, Leipzig, 1852- 1971, article GNEISIG.
- Jean-François Beaux, Bernard Platevoet, Jean-François Fogelgesang, Atlas de pétrologie, Dunod, (lire en ligne), p. 49
- Jean-François Beaux, Bernard Platevoet, Jean-François Fogelgesang, Atlas de pétrologie, Dunod, , p. 157
- (en) Roger Mason, Petrology of the Metamorphic Rocks, Springer Science & Business Media, (lire en ligne), p. 49-53
- Processus de migration d'atomes dans une phase fluide interstitielle d'un agrégat de cristaux soumis à une contrainte différentielle. Cette pression provoque l'apparition d'une différence de potentiel chimique entre les faces des cristaux qui ont tendance à se dissoudre et les faces où recristallisent des éléments dissous (quartz, biotite…) sous forme de grains ou fibres. Les minéraux existant avant la déformation modifient localement la mise en place de la schistosité en protégeant des espaces (les ombres de pression) dans lesquels ont cristallisé les éléments dissous.
- Gérard Guitard, Le métamorphisme hercynien mésozonal et les gneiss œillés du massif du Canigou (Pyrénées-Orientales), Éditions B.R.G.M., , p. 139-140