4.1.1. Critères de reconnaissance

PRINCIPES D'ANALYSE DES CRISTAUX

L'analyse des cristaux de calcite (et éventuellement d'aragonite) est basée sur trois types d'observations :

La forme des cristaux

La forme des cristaux peut être :
  • prismatique
    En coupe longitudinale les cristaux ont des formes plus ou moins rectangulaires, en coupe transversale les cristaux prennent une forme polygonale en mosaïque.
    forme prismatique
  • granulaire
    Les cristaux sont trapus et prennent une forme en grain en coupe longitudinale et transversale.
    forme granulaire
  • fibreuse
    Ce sont des prismes très allongés et très étroits.
    forme fibreuse

La taille des cristaux

C'est un caractère extrêmement important qui intervient dans la reconnaissance des processus de formation de la roche, des processus de dépôt du sédiment et de la classification. On reconnaît trois types de cristaux d'après leur taille :
  • cryptocristallin (étymologiquement cristaux cachés)
    Les cristaux sont trop petits (1 à 5 µm) pour être vus au microscope. La nomenclature anglo-saxonne, la plus universellement utilisée, parle de micrite (= microcristalline calcite), c'est ce que nous utiliserons. La micrite apparaît en lame mince uniformément grise, plus ou moins foncée (selon la teneur en matière organique) parfois colorée en beige, jaune ou orangé selon la teneur en oxyde de fer. Elle a un aspect finement grenu ou grumeleux. Aux forts grossissements on peut voir des « points de scintillement » disséminés dans la masse grise et qui correspondent à des micro cristaux qui commencent à être visibles (début de microsparite).

  • microcristallin ou microspathique
    Les cristaux très petits (5 à 20 µm) commencent à être vus au microscope au fort grossissement. C'est la microsparite des anglo-saxons.

  • spathique
    Les cristaux d'une taille supérieure à 20 µm sont bien visibles au microscope. Nous utiliserons le terme anglo-saxon de sparite (= sparry calcite). En lame mince, la sparite apparaît, en LPNA, relativement claire avec des contours nets et en LPA avec une très forte biréfringence dans le 4ème ordre avec des teintes grisâtres à beige, 4 extinctions nettes, et des franges de polarisation multicolores sur les bordures des cristaux.
  • A noter le clivage facile des cristaux de calcite,  surtout sur les formes spathiques. Ceci affecte les macro échantillons sur lesquels on peut souvent observer les faces planes des plans de clivage réfléchissant la lumière. En lame mince, la trace des plans de clivage apparaît fréquemment sur les cristaux de sparite constituant des stries ou un quadrillage de forme losangique, parfois courbe.

Les modalités de formation et d'évolution des cristaux

Dans les roches calcaires les cristaux de calcite ou d'aragonite se forment et évoluent durant toute l'histoire de la roche selon trois types de processus :

La précipitation directe

Elle peut être précoce ou tardive à partir des solutions qui imprègnent ou circulent dans la roche ou le sédiment. Dans les pores ou les cavités inter granulaires, dans les pores ou les vides des structures internes des bioclastes, dans les vacuoles de dissolution ou les fractures et poches de gaz, la calcite précipite secondairement à l'état de sparite constituant un ciment dont nous préciserons les modalités de formation plus loin, lorsque nous aborderons l'étude de la phase de liaison. La cimentation par nourrissage des grains, comme nous l'avons vu dans les roches détritiques est rare sauf pour les grains d'Echinodermes ou elle est de règle. Dans ce cas, la calcite va croître en continuité cristallographique avec le cristal d'Echinoderme, engendrant un accroissement syntaxique du même type que celui que nous avons défini pour les quartz des roches détritiques.

La recristallisation

C'est une transformation de la taille des cristaux par croissance et amélioration de la cristallinité, accompagnée souvent d'un changement de forme et/ou d'orientation sans changement de nature minéralogique. Mais il peut y avoir aussi un changement de nature minéralogique. Ce changement peut se faire sans changement de composition : c'est une épigénie. Ainsi l'aragonite, qui est un minéral instable (ou métastable), s'épigénise rapidement en calcite avec augmentation de volume (+8.25%). Ce phénomène est fréquent dans les restes d'organismes et nous y reviendrons à plusieurs reprises, un peu plus loin, lors de l'étude en détail des bioclastes. Remarquons dès à présent, que l'instabilité de l'aragonite entraîne sa plus grande solubilité, ce qui se marque par l'absence ou une faible proportion de restes aragonitiques dans les roches relativement anciennes. Ces restes fossiles se retrouve souvent à l'état de moules internes ou de vacuoles de dissolution. Ces vacuoles peuvent être remplis partiellement ou totalement par de la sparite de précipitation ou ciment secondaire. Dans ce cas toutes structures internes du bioclaste ont disparu. Par contre, si il y a eu recristallisation in situ, c'est-à-dire épigénie par remplacement progressif de l'aragonite par de la calcite (molécules à molécules), la microstructure peut être conservée à l'état de traces (parfois très ténues) incluses dans la mosaïque de cristaux de calcite : c'est ce que l'on appelle un « fantôme ». Tout ceci sera illustré dans le chapitre suivant.
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