LE MARBRE EN TANT QUE ROCHE

marbre tunisie

En quoi est fait le marbre ?

Marbre est une roche  calcaire granulaire ou dolomite (c’est-à-dire roche composée de carbonate de calcium et de magnésium) qui a été recristallisée sous l’effet de la chaleur, de la pression et de solutions aqueuses. Commercialement parlant, on entend par marbre toutes les roches décoratives riches en calcium pouvant être polies, ainsi que certaines serpentines (antiquités verdoyantes).

Les marbres pétro-graphiquement

Les marbres pétro-graphiquement sont plus massifs que minces et consistent en une mosaïque de grains de calcite qui montrent rarement des traces de forme cristalline au microscope. Ils sont traversés par des fissures infimes qui s’accordent avec le clivage rhomboédrique (plans de fracture qui se croisent pour donner des formes rhombiques) de la calcite. Dans les roches les plus sévèrement déformées, les grains présentent des stries et peuvent être allongés dans une direction particulière ou même être écrasés.

 

Gneiss gris

Gneiss gris montrant un rubanement lenticulaire

La sédimentation des marbres

 

  

 

Les marbres sont souvent entremêlés de roches métamorphiques telles que les schistes de mica, les phyllites, les gneiss et les granulites. Ils se rencontrent surtout dans les couches plus anciennes de la croûte terrestre profondément enfouies dans des régions de replis extrêmes et d’intrusions ignées. Le passage de calcaires riches en fossiles à de vrais marbres dans de telles régions métamorphiques est un phénomène courant; de temps en temps, comme à Carrare en Italie et à Bergen en Norvège, la recristallisation de la roche n’a pas complètement effacé les structures organiques.

 

Les marbres célèbres

Aux Etats-Unis, la plupart des marbres blancs et gris de l’Alabama (Géorgie) et de l’ouest de la Nouvelle-Angleterre, ainsi que ceux de Yule (Colorado), sont des roches recristallisées, ainsi qu’un certain nombre de marbres statuaires grecs et italiens célèbres depuis l’Antiquité, qui sont toujours exploités. Il s’agit notamment du marbre de Parian, du marbre pentélique de l’Attique dans lequel Phidias, Praxitèle et d’autres sculpteurs grecs ont exécuté leurs œuvres principales, ainsi que du marbre blanc comme neige de Carrare utilisé par Michel-Ange et Antonio Canova et privilégié par les sculpteurs modernes.

L’extérieur de la National Gallery of Art à Washington. DC, est en marbre du Tennessee, tandis que le Lincoln Memorial contient des marbres de Yule, du Colorado, de l’Alabama et de la Géorgie (statue de Lincoln).

 

Statue de Lincoln à Washington D.C

Statue de Lincoln à Washington D.C

 

Les marbres métamorphiques

 marbres métamorphiques

 

Même les plus purs des marbres métamorphiques, comme celui de Carrare, contiennent des minéraux accessoires qui, dans de nombreux cas, constituent une proportion considérable de la masse. Les plus communs sont le quartz en petits grains arrondis, les écailles de mica incolore ou jaune pâle (muscovite et phlogopite), des flocons de graphite brillants et foncés, des oxydes de fer et de petits cristaux de pyrite.

De nombreux marbres contiennent d’autres minéraux, généralement des silicates de chaux ou de magnésie.    Le diopside est très fréquent et peut être blanc ou vert pâle; de la trémolite à lame blanche et de l’actinolite vert pâle sont également présents; le feldspath rencontré peut être une variété de potassium mais est plus communément un plagioclase (riche en sodium à riche en calcium) tel que l’albite, la labradorite ou l’anorthite. Scapolite, grenats, vésuvianite, spinelle, forstérite, périclase, brucite, talc, zoisite, wollastonite, chlorite, tourmaline, épidote, chondrodite, biotite, titanite et apatite sont autant de minéraux accessoires disponibles. La pyrrhotite, la sphalérite et la chalcopyrite peuvent également être présentes en petites quantités.

Ces minéraux représentent des impuretés dans le calcaire d’origine, qui ont réagi au cours du métamorphisme pour former de nouveaux composés. L’alumine représente un mélange d’argile; les silicates tirent leur silice de quartz et d’argile; le fer provenait de la limonite, de l’hématite ou de la pyrite dans la roche sédimentaire d’origine. Dans certains cas, la stratification originale des sédiments calcaires peut être détectée par des bandes minérales dans le marbre. Les minéraux silicatés, s’ils sont présents en quantité considérable, peuvent colorer le marbre; par exemple, vert dans le cas des pyroxènes et des amphiboles verts; brun dans celui du grenat et de la vésuvianite; et jaune dans celui d’épidote, de chondrodite et de titanite. Les couleurs noires et grises résultent de la présence de fines écailles de graphite.

Des bandes de roche silico-calcaire peuvent alterner avec des bandes de marbre ou former des nodules et des plaques, produisant parfois des effets décoratifs intéressants, mais ces roches sont particulièrement difficiles à finir en raison de la grande différence de dureté entre les silicates et les minéraux carbonatés.

Les déformations physiques ultérieures et la décomposition chimique des marbres métamorphiques produisent souvent des variétés attrayantes colorées et panachées. La décomposition donne de l’hématite, de la limonite brune, du talc vert pâle et, en particulier, de la serpentine verte ou jaune dérivée de forstérite et de diopside, caractéristique des antiquités ophicalcites ou vertes. Les mouvements de la Terre peuvent briser les roches, produisant des fissures qui sont ensuite remplies de filons de calcite; de cette façon, les belles billes bréchifiées ou veinées sont produites. Parfois, les fragments brisés sont roulés et arrondis par le flux de marbre sous pression

Le marbre Onyx

 marbre Onyx

Les marbres dits onyx sont constitués de zones concentriques de calcite ou d’aragonite déposées à partir de solutions d’eau froide dans des cavernes et des crevasses et autour des sorties de sources. Ils ne sont, au sens strict, ni marbre ni onyx, car le véritable onyx est une calcédoine en bande composée en grande partie de dioxyde de silicium.

marbre Onyx

Le marbre Onyx était «l’albâtre» des anciens, mais l’albâtre est maintenant défini comme du gypse, une roche de sulfate de calcium. Ces billes sont généralement brunes ou jaunes en raison de la présence d’oxyde de fer. Parmi les exemples les plus connus, citons le giallo antico («marbre jaune antique») d’antiquaires italiens, le marbre rouge tacheté Sienne de Toscane, les vastes gisements mexicains de Tecali près de Mexico et d’El Marmol (Californie) et le marbre algérien d’onyx utilisé dans les bâtiments de Carthage et de Rome et redécouvert près de Oued-Abdallah en 1849.

Le giallo antico

Le giallo antico, «marbre jaune antique»

 

Les calcaires non métamorphisés

Les calcaires non métamorphisés présentant des contrastes de couleurs intéressants ou des restes de fossiles sont largement utilisés à des fins architecturales. Les roches paléozoïques de la Grande-Bretagne (par exemple, datant de 251 millions à 542 millions d’années) comprennent par exemple des «marbres madrépores» riches en coraux fossiles et un «marbre encrinital» contenant des plaques de bras et de bras crinoïdes avec des sections transversales circulaires caractéristiques. Les calcaires coquilliers des couches de Purbeck, en Angleterre, et du marbre de Sussex, tous deux datant de l’ère mésozoïque (de 251 millions à 65,5 millions d’années), sont constitués de masses de coquilles d’escargots d’eau douce incrustées dans du calcaire bleu, gris ou verdâtre. Ils étaient un matériau de prédilection des architectes médiévaux et peuvent être vus dans l’abbaye de Westminster et dans un certain nombre de cathédrales anglaises. Les calcaires noirs contenant des matières bitumineuses, qui dégagent généralement une odeur fétide lorsqu’ils sont frappés, sont largement utilisés; Le fameux petit granit de Belgique est un marbre noir contenant des plaques de tige crinoïdes, dérivées d’échinodermes fossiles (animaux marins invertébrés).

granit belge

Petit granit belge

 

Le marbre : roche métamorphique

Les roches dérivées du métamorphisme des sédiments carbonatés contenant de la calcite ou de la dolomite sont des marbres. Le résultat principal du métamorphisme est une augmentation de la taille des grains. En raison de l’habitude plutôt équidimensionnelle des cristaux de calcite et de dolomite, ils apparaissent rarement schisteux à moins qu’ils ne contiennent…

Les usages

Les marbres sont principalement utilisés pour les bâtiments et les monuments, la décoration intérieure, les statues, les plateaux de table et les nouveautés. La couleur et l’apparence sont leurs qualités les plus importantes. La résistance à l’abrasion, qui est fonction de la cohésion entre les grains ainsi que de la dureté des composants minéraux, est importante pour les bandes de roulement des planchers et des escaliers. La capacité de transmission de la lumière est importante pour le marbre statuaire, qui tire son éclat de la lumière pénétrant entre environ 12,7 et 38 mm (0,5 à 1,5 pouce) d’où il est réfléchi à la surface de cristaux plus profonds. Les marbres brecciés, colorés, le marbre d’onyx et le vert antique sont principalement utilisés pour la décoration d’intérieur et pour les nouveautés.

 

Le marbre statuaire

Le marbre statuaire, la variété la plus précieuse, doit être d’un blanc pur et d’une grosseur de grain uniforme. Pour une utilisation durable à l’extérieur, le marbre doit être uniforme et non poreux afin d’empêcher l’entrée d’eau susceptible de décolorer la pierre ou de provoquer sa désintégration en raison du gel. Il doit également être exempt d’impuretés telles que la pyrite qui pourrait provoquer des taches ou des intempéries. Les marbres de calcite exposés à l’humidité atmosphérique, rendus acides par leur dioxyde de carbone, leur dioxyde de soufre et d’autres gaz maintenus, maintiennent une surface relativement lisse au cours des intempéries; mais le calcaire de dolomite peut avoir une surface sableuse irrégulière à partir de laquelle se détachent les cristaux de dolomite.

Les cristaux de calcite

La calcite est le principal minéral des marbres, et les variations de dureté, de transmission de la lumière et d’autres propriétés de ce minéral dans différentes directions ont de nombreuses conséquences pratiques sur la préparation de certains marbres. Les cristaux de calcite sont doublement réfractifs: ils transmettent la lumière dans deux directions et davantage de lumière dans une direction; Les dalles préparées pour des utilisations dans lesquelles la translucidité est importante sont donc coupées parallèlement à cette direction. La flexion des dalles de marbre a été attribuée à la dilatation thermique directionnelle des cristaux de calcite lors du chauffage.

Extraction en carrière

L’utilisation d’explosifs dans l’extraction du marbre est limitée en raison du risque de briser la roche. Au lieu de cela, les machines à canaliser qui utilisent des barres d’acier tranchantes au burin effectuent des coupes d’environ 5 cm de large et de quelques mètres de profondeur. Dans la mesure du possible, on tire parti des joints naturels déjà présents dans la roche et on effectue des coupes dans le sens de la division la plus facile, ce qui est une conséquence de l’élongation parallèle des minéraux lamellaires ou fibreux. Les blocs de marbre délimités par les joints et les découpes sont séparés en enfonçant des cales dans les trous de forage. Le sciage des scieries en dalles se fait avec des ensembles de lames de fer parallèles qui se déplacent d’avant en arrière et sont alimentés par le sable et l’eau. Le marbre peut être usiné avec des tours et des roues en carborundum et est ensuite poli avec des qualités d’abrasif de plus en plus fines. Même avec les méthodes d’extraction et de fabrication les plus minutieuses, au moins la moitié de la production totale de marbre est constituée de déchets. Certains de ces matériaux sont transformés en copeaux pour les revêtements de sol en terrazzo et les revêtements muraux en stuc. Dans diverses localités, il est utilisé dans la plupart des utilisations principales pour lesquelles le calcaire à haute teneur en calcium convient.

(Source : article rédigé en anglais  par les rédacteurs de l’Encyclopaedia Britannica)