Pourquoi la quartzite est-elle plus dure que sa roche mère ?

Le quartzite est une roche métamorphique, formée lorsque sa roche mère, le grès, est enfouie puis chauffée et/ou comprimée. Le grès est une roche sédimentaire, formée de restes altérés ou érodés d'autres roches. Ces roches peuvent être métamorphiques, sédimentaires ou ignées (les roches ignées se forment lorsque le magma, ou la roche en fusion, se refroidit, soit à l'intérieur de la terre, soit à la surface). Pour comprendre pourquoi le quartzite est plus dur que le grès, il est utile de comprendre un peu le cycle de la roche.

Loin sous la surface de la Terre, les roches et les minéraux qui ont fondu forment du magma qui peut être piégé dans poches sous la Terre et y refroidir, ou être transporté à la surface par l'activité volcanique, où il est appelé lave. Lorsqu'il se refroidit, le magma ou la lave se transforme en roche ignée. Sous la surface, la chaleur et la pression finissent par transformer la roche ignée en roche métamorphique. Au-dessus de la surface, le vent et l'eau finissent par altérer la roche ignée. Les particules, appelées sédiments, sont emportées pour se déposer en couches ailleurs, devenant éventuellement de la roche sédimentaire.

Au fur et à mesure que des couches de sédiments se déposent, l'eau est expulsée d'entre les particules et les minéraux et la pression cimente les particules ensemble, les transformant en roche sédimentaire. Le grès, en particulier, est une roche sédimentaire cimentée par de la calcite, de l'argile ou de la silice. Selon le Département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'Université du Kentucky, environ 75 % de la surface de la Terre et presque tout le fond de l'océan sont recouverts de sédiments et de roches sédimentaires. La roche sédimentaire s'échauffe, soit à cause de la pression, de la friction ou de la désintégration radioactive. Au fur et à mesure qu'il cuit, il subit une métamorphose, formant des cristaux, et finit par devenir une roche métamorphique.

Différentes combinaisons de chaleur et de pression sur les roches sédimentaires forment différents types de roches métamorphiques. Le quartzite, en particulier, peut être formé soit par haute température et haute pression, soit par haute température et basse pression. La cristallisation ou la recristallisation des roches sédimentaires a lieu entre 700 et 900 degrés Celsius ou environ 1 300 à 1 650 degrés Fahrenheit, selon Classroom of the Future de la NASA. Après ce point, les roches commencent à fondre, formant à nouveau du magma sous la surface de la Terre pour recommencer le processus.

Lorsque le grès rocheux sédimentaire est cimenté par la silice minérale, il est connu sous le nom de grès quartzeux. La silice, ou quartz, est l'un des minéraux les plus abondants de la croûte terrestre. Le quartz est un minéral dur et durable, et lorsque les autres matériaux qui composent le grès sont altérés, le quartz est souvent tout ce qui reste, et il reste assez intact. Lorsque la chaleur et la pression agissent sur du grès riche en quartz, la roche métamorphique dure résultante est appelée quartzite.

Le quartzite contient au moins 90 pour cent de quartz, et parce que le quartzite est métamorphique, il est dur, compact et résiste aux intempéries. On le trouve souvent sur des collines ou des massifs montagneux, comme sur certaines crêtes des Appalaches, selon le Département des sciences géologiques de la California Polytechnic State University, Pomona. Mais on trouve des formations de quartzite dans le monde entier, y compris aux États-Unis, au Canada, en Norvège, en Suède, en Italie et en Afrique du Sud, bien que cette liste ne soit en aucun cas exhaustive.