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2.2.3 Classification microscopique

La classification microscopique est basée sur une description pétrographique de la pierre. Cette description est essentielle non seulement pour définir son classement microscopique, mais également pour mettre en évidence les caractéristiques susceptibles d’influer sur son comportement chimique, physique et mécanique. Dans cette optique, il est indispensable de connaître les caractéristiques minérales et la structure de la pierre, ainsi que toute information la caractérisant. Afin de garantir l’objectivité du classement microscopique (pétrographique), la caractérisation du matériau doit se faire dans la mesure du possible de manière (semi-)quantitative.

La description pétrographique d’un échantillon de pierre consiste à identifier sa structure macroscopique, puis à confectionner une ou plusieurs lames minces (voir § 4.3.1), que l’on examinera au microscope optique polarisant pour effectuer une caractérisation microscopique.

La méthodologie utilisée pour cette description et la manière de rédiger le procès-verbal sont décrites en détail dans la norme européenne NBN EN 12407.

Outre la description macroscopique, les informations fournies sont essentiellement :

  • la composition et l’identification de la pierre :
    • composants principaux
    • liant
    • résidus organogènes
    • microstructure et texture
    • composants accessoires, éventuellement analysés au microscope électronique à balayage (SEM) ou au microscope à réflexion
  • la porosité de la pierre, son état de (micro)fissuration et la présence de discontinuités
  • son homogénéité
  • l’identification des minéraux susceptibles de nuire à sa durabilité.

La classification de la roche suit les règles de la norme NBN EN 12670.

Toutes les fiches techniques présentées dans cette NIT comportent une description microscopique de la pierre considérée, permettant ainsi une identification sans contestation possible.

2.2.3.1 Roches magmatiques

Pour les roches magmatiques, la classification est basée sur la composition minéralogique, en fonction de la part relative des groupes de minéraux suivants :
Q = quartz
A = feldspaths alcalins (y compris albite)
P = plagioclases (feldspaths, à l’exclusion de l’albite)
F = foïdes (feldspathoïdes)
M = minéraux mafiques et apparentés (micas, amphiboles, pyroxènes, ...).

La répartition des minéraux est représentée dans les diagrammes de Streckeisen ci-après, empruntés à la norme NBN EN 12670. Ces diagrammes sont utilisés pour définir de façon précise le granit et le basalte s.l. (sens large) de la classification commerciale sur la base de leur composition minéralogique. Des diagrammes plus précis permettent de définir les roches magmatiques ultrabasiques.

Principales roches plutoniques (granits)
Fig. 4 Répartition des minéraux dans les roches plutoniques (NBN EN 12670).

Fig. 4 Répartition des minéraux dans les roches plutoniques
Q Kwarts

A

Feldspath alcalin (feldspath potassique, albite)

P

Plagioclase

F

Foïde

3a

Granite feldspath alcalin

6a

Syénite feldspath alcalin-quartz

6b

Syénite feldspath alcalin

6c

Syénite feldspath alcalin foïdique

6d

Syénite quartzique

6e

Monzonite foïdique

7a

Monzonite quartzique

7b

Monzonite foïdique

8a

Monzodiorite, monzogabbro quartzine

8b

Monzodiorite et monzogabbro foïdiques

9a

Diorite, gabbro et anorthosite quartzique

9b

Diorite et gabbro foïdiques

 

Granites

Les granites (au sens strict) sont des roches plutoniques (roches volcaniques équivalentes : rhyolites) dont les minéraux essentiels sont des feldspaths et du quartz, et les minéraux secondaires des micas, des pyroxènes et des amphiboles.

Ce sont des roches dures, grenues, de couleur généralement claire (gris clair, rose, rougeâtre ou bleutée) et d’aspect moucheté suivant la teneur des constituants. C’est le type de roche à texture grenue, mais dont les éléments peuvent présenter des dimensions très variables. Dans les granites porphyriques, les phénocristaux de feldspath sont situés dans une pâte microgrenue de quartz et de feldspath.

Le granite et ses variétés représentent 5 à 10 % des roches de la surface des continents.

L’altération des granites dépend essentiellement de celle des feldspaths, ce qui permet une désagrégation de la roche et conduit à la formation d’une arène granitique. En général, les granites résistent très bien aux intempéries. Vu leur dureté, les granites, comme la plupart des roches magmatiques, sont des pierres difficiles à tailler, ce qui rend le façonnage et le polissage onéreux.

 

Syénites

Les syénites sont des roches plutoniques (roches volcaniques équivalentes : trachytes), souvent désignées sous le nom de granites sans quartz. Elles sont composées principalement de feldspaths potassiques et d’amphiboles, les minéraux accessoires étant le pyroxène et la biotite.

Ces roches présentent le même aspect que le granite, mais sont généralement plus foncées, avec des nuances grises, roses ou verdâtres. Les syénites résistent généralement très bien aux intempéries.

Le terme "syénite" est dérivé de Syène, l’ancienne Assouan, en Egypte, d’où furent extraites les pierres de la plupart des monuments égyptiens antiques. La larvikite (ou laurvikite), nommée d’après Larvik en Norvège, dont on faisait grand usage chez nous (sous le nom de Labrador), est en réalité une syénite de structure et de composition particulières.

 

Diorites

Les diorites sont des roches plutoniques (roches volcaniques équivalentes : andésites) composées, pour les minéraux essentiels, de plagioclases et d’amphiboles, d’un minéral accessoire, la biotite, et parfois d’un minéral accidentel, le pyroxène ou le quartz. La muscovite et les feldspaths potassiques font défaut.

Leur texture est grenue, microgrenue ou porphyrique. Elles ont un aspect moucheté et sont de couleur d’ensemble gris vert ou gris rosé. La transition entre les diorites et les granites se fait graduellement par l’intermédiaire des diorites quartzitiques et des granodiorites. Les diorites résistent normalement très bien aux intempéries.

 

Gabbros

Les gabbros sont des roches plutoniques (roches volcaniques équivalentes : basaltes) composées de plagioclase basique (labrador, anorthite, bytownite) et de pyroxène comme minéraux essentiels, d’amphibole, de biotite ou d’olivine comme minéraux accessoires. Ils ne contiennent ni quartz, ni feldspath alcalin, ni muscovite.

La texture est généralement grenue. Ce sont des roches compactes, de couleur d’ensemble vert foncé plus ou moins mouchetée de blanc. L’altération des gabbros entraîne la saussuritisation des plagioclases (formation d’épidote, d’albite, ...) et l’ouralitisation des pyroxènes (formation d’amphiboles vert pâle) entraînant à son tour la formation de sphène (titanite).

Principales roches volcaniques (basaltes s.l.)
Fig. 5 Répartition des minéraux dans les roches volcaniques (NBN EN 12670).

Fig. 5 Répartition des minéraux dans les roches volcaniques

Q

Quartz

A

Feldspath alcalin (feldspath potassique, albite)

P

Plagioclase

F

Foïde

1a

Rhyolite feldspath alcalin

3a

Trachyte feldspath alcalin-quartz

3b

Trachyte feldspath alcalin

3c

Trachyte feldspath alcalin foïdique

3d

Trachyte quartzique

3e

Trachyte foïdique

4a

Latite quartzique

4b

Latite foïdique

6a

Phonolite téphritique

7a

Téphrite et basanite phonolitiques

 

Basaltes

Les basaltes sont des roches volcaniques contenant comme minéraux essentiels des plagioclases et de l’augite, et comme minéraux accessoires de l’olivine, de la magnétite et de l’ilménite, avec ou sans résidus vitreux. Des phénocristaux d’augite ou d’olivine peuvent être présents. Ce sont des roches compactes de couleur noire; altérées, elles sont vert foncé, brun foncé, rougeâtres ou noires. Leur classification et leur nomenclature sont variées et liées à leur composition minéralogique et chimique ainsi qu’à leur genèse : basaltes avec ou sans olivine, basaltes saturés ou sous-saturés.

 

Obsidienne

L’obsidienne est une roche volcanique entièrement vitreuse, noire, à cassure lisse conchoïdale brillante, habituellement de composition rhyolithique.

 

Pierre ponce

La pierre ponce est une roche volcanique vitreuse et très poreuse, à composition rhyolithique (pechstein).

Autres types de roches magmatiques

Diabase ou dolérite : roche intermédiaire entre les gabbros (grenus) et les basaltes (microlithiques).

Porphyre : microdiorite quartzitique à structure porphyrique et de composition dacitique. Le terme "porphyrique" désigne toutes les roches magmatiques (surtout volcaniques) présentant de gros cristaux (par ex. feldspaths) sur un fond finement grenu (microlithique). En Belgique, la seule roche de ce type est le porphyre de Quenast-Bierghes-Lessines, essentiellement exploité à l’heure actuelle sous forme de granulats concassés.

2.2.3.2 Roches sédimentaires

Les dénominations des roches sédimentaires sont entièrement établies sur la base de la norme NBN EN 12670. D’une façon générale, on distingue la classification de Kraeft (1994) et celle de Folk.

Fig. 6 Répartition des minéraux dans les roches sédimentaires (NBN EN 12670).

Fig. 6 Répartition des minéraux dans les roches sédimentaires

Q

Quartz

P

Phyllosilicates

C

Carbonates

F

Feldspath et fragments de feldspath/quartz

L

Fragments lithiques


Pour les calcaires et les dolomies, nous avons retenu la classification de Folk présentée dans la norme européenne. La classification de Dunham ne figure pas dans la norme précitée, mais est connue internationalement de tous les géologues et est donc d’application plus aisée.

La classification de Folk considère les constituants majeurs des roches carbonatées, à savoir :

  • les allochèmes; ce sont les éléments d’origine chimique ou biochimique formés dans le bassin de sédimentation et ayant subi un certain transport sous forme de fragments distincts. Parmi les allochèmes, on distingue :
    • les intraclastes : fragments légèrement arrondis ou anguleux issus d’un sédiment voisin mal consolidé et redéposés à faible distance en formant un nouveau sédiment dit remanié
    • les oolithes et les pisolithes : petites sphères d’un diamètre de 0,5 à 2 mm (oolithes) ou supérieur à 2 mm (pisolithes), dont le centre est constitué d’un débris enveloppé de minces couches donnant une structure concentrique à laquelle peut se superposer une structure radiaire
    • les pellets : petites masses ovoïdes de moins de 200 µm (de 40 à 80 µm en moyenne), formées de boue microcristalline souvent riche en matière organique et considérées comme étant d’origine fécale inframillimétrique
    • les fossiles, bioclastes et grains squelettiques
  • les orthochèmes; ceux-ci sont constitués :
    • d’une matrice (micrite ou boue de calcite, en particules de 1 à 4 µm)
    • d’un ciment (sparite, en cristaux supérieurs à 10 µm, souvent de 20 à 50 µm).
    • de microsparite (qui résulte en général d’une recristallisation de micrite) en cristaux de 5 à 10 µm.

2.2.3.3 Roches métamorphiques
Fig. 7 Répartition des minéraux dans les roches métamorphiques (NBN EN 12670).

Fig. 7 Répartition des minéraux dans les roches métamorphiques

F

Feldspath

C

Carbonates

E

Epidote

A

Amphiboles

Mi

Mica, chlorite

Q

Quartz