Le cycle lithologique est alimenté par deux grandes sources d'énergie : l'énergie interne de la Terre, principalement issue de la chaleur primordiale et de la désintégration radioactive, qui entretient la convection mantellique, le magmatisme et la tectonique, et l'énergie solaire, qui alimente largement l'altération, l'érosion et le cycle hydrologique. La pesanteur joue également un rôle fondamental dans le déplacement des matériaux depuis les reliefs vers les bassins. La combinaison de ces sources d'énergie permet à la matière rocheuse de circuler entre les différents compartiments du système Terre.

À l'échelle des temps géologiques, le cycle lithologique apparaît ainsi comme l'un des mécanismes essentiels de l'évolution de notre planète. Il explique comment les roches se forment, se transforment, sont détruites puis réutilisées, tout en participant aux grands cycles géochimiques, au renouvellement de la lithosphère, à la construction des continents, à l'évolution des bassins océaniques et au fonctionnement climatique de longue durée. 

Les trois grands types de roches.
Le cycle lithologique explique une grande partie de la diversité des roches observées sur Terre. Il permet de comprendre pourquoi des minéraux et des assemblages minéralogiques peuvent apparaître dans des contextes très différents et pourquoi les roches conservent souvent plusieurs générations d'événements géologiques. Il permet également d'interpréter les paysages actuels.  La distinction fondamentale repose sur les trois grandes familles de roches : les roches magmatiques, les roches sédimentaires et les roches métamorphiques.

• Les roches magmatiques résultent de la cristallisation d'un magma ou d'une lave;

• Les roches sédimentaires se forment principalement par accumulation, consolidation et transformation de matériaux issus de l'altération et de l'érosion de roches préexistantes, mais également par précipitation chimique ou production biologique;

• Les roches métamorphiques résultent de la transformation à l'état solide d'une roche préexistante sous l'effet de variations de température, de pression, de contrainte différentielle et de composition des fluides. 

Exemples de trajectoires lithologiques. - Prenons, pour commencer,un granite qui cristallise en profondeur à partir d'un magma. Il peut ensuite être soulevé par la tectonique et exposé à la surface. L'altération libère alors ses constituants minéraux. Le quartz peut être transporté sous forme de grains, tandis que les feldspaths peuvent être transformés en minéraux argileux. Les matériaux s'accumulent dans un bassin et donnent naissance à des sédiments. Ceux-ci peuvent ensuite être lithifiés pour former un grès ou une autre roche sédimentaire. Ce grès peut à son tour être enfoui profondément. Sous l'effet de l'augmentation de la température et de la pression, il peut devenir une quartzite. Si l'enfouissement se poursuit, la roche peut subir une fusion partielle et contribuer à la formation d'un nouveau magma. Un basalte fournira un second exemple. Formé par refroidissement d'une lave, il peut constituer la croûte océanique. Au cours de son existence, il est altéré par l'eau de mer, transformé hydrothermalement puis entraîné dans une zone de subduction. Il subit alors un métamorphisme à haute pression. Certains de ses constituants peuvent être transférés au manteau, participer à la production d'un magma et revenir finalement à la surface sous forme de nouvelle roche volcanique.

Les magmas peuvent être produits par plusieurs mécanismes. Dans les dorsales océaniques, la remontée du manteau entraîne une diminution de la pression lithostatique sans refroidissement suffisamment rapide pour empêcher la fusion : il s'agit de la fusion par décompression. Dans les zones de subduction, l'enfoncement d'une plaque océanique hydrate le manteau sus-jacent; l'apport de fluides abaisse la température de fusion des péridotites et favorise la production de magmas. Dans les régions continentales soumises à un épaississement crustal ou à une anomalie thermique, la fusion partielle de roches crustales peut également produire des magmas, notamment de composition felsique. Le magmatisme constitue ainsi l'un des mécanismes fondamentaux par lesquels l'énergie interne de la Terre intervient dans le cycle lithologique.

Lorsque le magma refroidit et cristallise, il donne naissance à une roche magmatique. La vitesse et les conditions de refroidissement déterminent en grande partie la texture de la roche. Lorsque la cristallisation intervient en profondeur, le refroidissement est relativement lent et permet la croissance de cristaux visibles : on obtient une roche plutonique ou intrusive, comme le granite, le gabbro ou la diorite. Lorsque le magma atteint la surface et est émis sous forme de lave, le refroidissement devient beaucoup plus rapide et conduit généralement à la formation de roches volcaniques ou extrusives, comme le basalte, l'andésite ou la rhyolite. Dans certains cas, le refroidissement est extrêmement rapide et ne permet pas la cristallisation complète, donnant naissance à des matériaux volcaniques vitreux comme l'obsidienne.

La cristallisation magmatique ne constitue cependant pas un processus simple et unique. Un magma peut subir une différenciation avant sa solidification complète. La cristallisation fractionnée conduit à la séparation progressive de certains minéraux du liquide résiduel. Les premiers cristaux formés peuvent être séparés du magma par gravité, convection, filtration ou accumulation sur les parois d'une chambre magmatique. Le liquide restant évolue alors vers une composition différente. D'autres processus interviennent également, notamment l'assimilation de roches encaissantes et le mélange de magmas de compositions différentes. Ainsi, une même source mantellique peut contribuer indirectement à la formation d'un large éventail de roches magmatiques.

Altération et érosion.
Une fois exposées à la surface ou proches de celle-ci, les roches magmatiques deviennent soumises aux processus d'altération. L'altération correspond à l'ensemble des transformations physiques et chimiques qui affectent les minéraux sous l'action de l'eau, de l'atmosphère, des variations de température, des organismes vivants et des solutions circulant dans les pores et les fractures. L'altération physique fragmente les roches sans nécessairement modifier leur composition minéralogique. Les variations thermiques, la gélifraction, la décompression, l'action des racines et certains processus liés à la cristallisation de sels contribuent à cette fragmentation.

L'altération chimique modifie au contraire la composition des minéraux. L'eau joue ici un rôle essentiel, particulièrement lorsqu'elle contient du dioxyde de carbone ou des acides organiques. Les feldspaths peuvent être transformés en minéraux argileux, les minéraux ferromagnésiens peuvent subir une oxydation et produire des oxydes ou hydroxydes de fer, tandis que certains minéraux sont dissous et leurs éléments transportés sous forme ionique. L'altération chimique constitue donc un mécanisme essentiel de transformation de la matière rocheuse en matériaux meubles et en solutés.

L'altération produit deux grandes catégories de matériaux susceptibles d'alimenter le cycle sédimentaire : des particules solides et des substances dissoutes. Les particules comprennent notamment des fragments de quartz, de feldspaths, de minéraux argileux et de débris lithiques. Les substances dissoutes comprennent différents ions provenant de la dissolution ou de la transformation des minéraux. Tous ces produits peuvent être mobilisés par l'érosion et entrer dans les réseaux de transport continentaux.

L'érosion correspond à la mobilisation et l'enlèvement des matériaux altérés. Elle est assurée principalement par l'eau courante, les glaciers, le vent, les mouvements gravitaires et, indirectement, par les organismes vivants. Les rivières constituent l'un des principaux agents de transfert des matériaux continentaux vers les bassins sédimentaires. Les glaciers transportent des volumes considérables de débris rocheux, tandis que le vent peut déplacer de très fines particules sur des milliers de kilomètres. Les mouvements gravitaires, tels que les éboulements, les glissements de terrain et les coulées de débris, assurent des transferts rapides entre les reliefs et les zones basses.

Formation des roches sédimentaires.
Le transport sédimentaire entraîne une sélection progressive des particules. Les matériaux les plus grossiers nécessitent une énergie importante pour être transportés, tandis que les particules fines peuvent rester longtemps en suspension. Le transport peut également provoquer l'abrasion et l'arrondissement des grains. Les caractéristiques finales des sédiments dépendent donc à la fois de la roche source, du climat, de la distance parcourue, de la nature de l'agent de transport et des conditions hydrodynamiques ou glaciaires.

Lorsque l'énergie du milieu diminue, les matériaux se déposent. Cette sédimentation se produit dans les plaines alluviales, les lacs, les deltas, les environnements littoraux, les plateaux continentaux et les grands bassins océaniques. Les particules peuvent également se déposer directement dans certains environnements désertiques ou glaciaires. Les matériaux dissous peuvent, quant à eux, précipiter chimiquement lorsque les conditions physico-chimiques changent. La matière organique produite par les organismes constitue une autre source importante de sédiments.

L'accumulation progressive des sédiments conduit à leur enfouissement. Les couches successives exercent une pression croissante sur les niveaux inférieurs et provoquent leur compaction. La réduction de la porosité est particulièrement importante dans les sédiments argileux et détritiques. Parallèlement, des réactions chimiques interviennent entre les grains, les eaux interstitielles et les nouveaux minéraux. La cimentation peut précipiter des carbonates, de la silice ou des oxydes dans les pores. L'ensemble de ces processus constitue la diagenèse.

La diagenèse transforme progressivement les sédiments meubles en roches sédimentaires. Elle comprend la compaction, la cimentation, la dissolution, la recristallisation, les réactions minérales et différentes transformations de la matière organique. Les grès résultent principalement de la lithification de sables; les conglomérats et brèches proviennent de matériaux grossiers; les argilites et schistes sédimentaires résultent de la consolidation de sédiments fins. Les calcaires peuvent avoir une origine détritique, chimique ou biologique, tandis que les évaporites résultent de la précipitation de sels lors de l'évaporation de solutions concentrées.

Les roches sédimentaires occupent une place particulière dans le cycle lithologique parce qu'elles enregistrent de nombreuses informations sur les environnements de surface. Les structures sédimentaires, les fossiles, la composition minéralogique, les isotopes et les caractéristiques granulométriques permettent de reconstituer les paléoenvironnements, les paléoclimats et les variations du niveau marin. Leur formation dépend fortement des conditions climatiques, hydrologiques et biologiques qui règnent à la surface de la Terre.

Métamorphisme.
Une roche sédimentaire ou magmatique peut ensuite être enfouie sous des épaisseurs croissantes de matériaux. L'augmentation de la pression et de la température entraîne progressivement sa transformation. Lorsque cette transformation intervient sans fusion complète, elle relève du métamorphisme. Celui-ci correspond à l'ensemble des modifications minéralogiques, texturales et structurales qu'une roche subit à l'état solide lorsque les conditions physiques et chimiques deviennent différentes de celles qui ont présidé à sa formation.

Le métamorphisme peut être provoqué par plusieurs contextes géodynamiques. Le métamorphisme régional accompagne généralement l'enfouissement et la déformation de grandes portions de la croûte, notamment dans les chaînes de montagnes. Le métamorphisme de contact se développe autour des intrusions magmatiques et résulte principalement de l'élévation locale de la température. Le métamorphisme dynamique intervient dans les zones de failles et de cisaillement où les contraintes mécaniques sont particulièrement fortes. D'autres formes de métamorphisme sont associées à la circulation de fluides chauds, aux zones de subduction ou à l'impact de grands corps extraterrestres.

Les transformations métamorphiques peuvent modifier profondément la minéralogie d'une roche. Les minéraux deviennent instables lorsque les conditions de pression et de température changent et sont remplacés par de nouvelles associations minérales. Les réactions métamorphiques se produisent généralement en présence d'une phase fluide, notamment de l'eau ou du dioxyde de carbone. Les minéraux nouvellement formés sont donc des indicateurs des conditions physico-chimiques auxquelles la roche a été soumise.

La texture de la roche peut également être profondément modifiée. La recristallisation produit des cristaux nouveaux ou plus grands, tandis que les contraintes différentielles peuvent orienter les minéraux selon des directions préférentielles. Cette organisation donne naissance à des structures comme la schistosité et le rubanement gneissique. Une roche argileuse peut ainsi évoluer vers une ardoise, puis un schiste et finalement un gneiss lorsque le degré de métamorphisme augmente. Un calcaire peut devenir un marbre, tandis qu'un grès riche en quartz peut évoluer vers une quartzite.

Le métamorphisme constitue donc une voie essentielle de recyclage des roches sans passage nécessaire par l'état liquide. Une roche peut changer radicalement de composition minéralogique et de structure tout en demeurant globalement solide. Cette caractéristique distingue le métamorphisme de la fusion et explique pourquoi les roches métamorphiques peuvent conserver certains éléments de leur histoire antérieure tout en enregistrant les conditions auxquelles elles ont été soumises pendant leur transformation.

Fusion et retour au magma.
Lorsque l'enfouissement se poursuit et que les températures deviennent suffisamment élevées, la roche peut finalement atteindre son domaine de fusion. La fusion peut être partielle ou totale. La fusion partielle produit un liquide dont la composition peut être très différente de celle de la roche initiale. Le magma ainsi généré peut migrer vers des niveaux moins profonds en raison de sa densité généralement inférieure à celle des roches environnantes. Il peut s'accumuler dans des réservoirs magmatiques, s'injecter dans des fractures ou atteindre la surface par l'intermédiaire de conduits volcaniques.

La fusion représente ainsi l'une des principales connexions entre le domaine métamorphique et le domaine magmatique. Une roche métamorphique peut fondre et produire un magma qui, après refroidissement, donnera une nouvelle roche magmatique. Le cycle peut alors recommencer. Toutefois, la fusion n'est pas obligatoire : une roche profondément enfouie peut rester dans le domaine métamorphique pendant des millions d'années avant d'être finalement exhumée.

L'exhumation.
L'exhumation constitue précisément un autre mécanisme majeur du cycle lithologique. Les roches formées ou transformées en profondeur peuvent revenir vers la surface sous l'effet de plusieurs processus. L'érosion des terrains sus-jacents réduit progressivement la charge lithostatique. Les mouvements tectoniques peuvent également soulever des blocs rocheux, notamment dans les chaînes de montagnes. Les failles normales, les chevauchements, les systèmes de dômes et les mécanismes d'écoulement ductile de la croûte peuvent participer à l'exhumation. Dans les zones de subduction, certaines roches peuvent être entraînées à grande profondeur puis remonter rapidement, parfois en conservant des minéraux caractéristiques de très hautes pressions.

Aspects divers du cycle des roches.
Cycle lithologique et cycle tectonique.
Le cycle lithologique, on le voit, est étroitement associé au cycle tectonique. La tectonique des plaques constitue le principal moteur permettant de déplacer les matériaux entre les différents domaines du cycle. Les dorsales produisent de la nouvelle lithosphère océanique; les zones de subduction recyclent une partie de cette lithosphère dans le manteau; les collisions continentales épaississent la croûte et favorisent le métamorphisme; les processus d'érosion et d'exhumation ramènent ensuite à la surface des matériaux provenant de niveaux profonds.

La subduction représente l'un des mécanismes les plus efficaces de recyclage lithologique. Une plaque océanique vieillissante porte des sédiments, des basaltes et des roches transformées par l'hydrothermalisme. Lorsqu'elle plonge dans le manteau, ces matériaux sont soumis à une augmentation de la pression et de la température. Les roches subissent des transformations métamorphiques et libèrent progressivement des fluides. Une partie de leur matière est incorporée au manteau, tandis qu'une autre peut participer à la genèse de magmas dans le coin mantellique situé au-dessus de la plaque plongeante. Une fraction des matériaux peut donc revenir vers la surface sous forme de roches magmatiques.

Les chaînes de montagnes constituent un autre grand laboratoire du cycle lithologique. La collision de deux plaques continentales entraîne un épaississement crustal, un enfouissement important des roches, leur métamorphisme et parfois leur fusion partielle. Parallèlement, l'élévation topographique intensifie l'érosion. Les matériaux issus de l'érosion sont transportés vers les bassins adjacents où ils forment de nouvelles roches sédimentaires. Une chaîne de montagnes peut ainsi simultanément produire des roches métamorphiques en profondeur, des magmas dans ses parties les plus chaudes et des sédiments à sa surface.

Les bassins sédimentaires sont un autre domaineimportnt de stockage temporaire de la matière lithologique. Ils peuvent accumuler plusieurs kilomètres de sédiments au cours de millions ou de dizaines de millions d'années. L'enfouissement progressif transforme ces sédiments par diagenèse, puis éventuellement par métamorphisme lorsque la profondeur augmente. Dans certaines régions, les bassins sont ensuite déformés et incorporés à des chaînes de montagnes. Des roches sédimentaires peuvent alors devenir des roches métamorphiques et être finalement exhumées.

La chimie du cycle lithologique.
Le cycle des roches participe aussi à la différenciation géochimique de la planète. La fusion partielle, la cristallisation fractionnée, l'altération, la sédimentation et le métamorphisme provoquent des redistributions importantes des éléments chimiques. Certains éléments sont préférentiellement concentrés dans les magmas, d'autres dans les minéraux résiduels, d'autres encore dans les sédiments ou les fluides. À long terme, ces processus ont contribué à différencier chimiquement le manteau, la croûte continentale, la croûte océanique et les enveloppes superficielles. Au cours du cycle lithologique les éléments sont donc continuellement redistribués entre différents réservoirs. Les éléments chimiques ne circulent cependant pas tous de la même manière entre les différents réservoirs. Le silicium, l'aluminium, le fer, le magnésium, le calcium, le sodium, le potassium, le carbone et de nombreux éléments traces sont redistribués au cours de l'altération, du transport, de la sédimentation, du métamorphisme et du magmatisme.

Les temps caractéristiques.
Certaines transformations se produisent en quelques années ou quelques siècles, comme l'altération de certains minéraux ou le transport des sédiments, tandis que d'autres nécessitent des millions à des centaines de millions d'années. La cristallisation d'un magma peut être relativement rapide à l'échelle géologique, alors que son exhumation après métamorphisme profond peut prendre plusieurs dizaines de millions d'années. Il n'existe cependant pas de durée caractéristique unique pour le cycle complet d'une roche. 

Certaines roches sont rapidement érodées après leur formation, tandis que d'autres restent enfouies dans la croûte pendant des milliards d'années. Certaines portions de la croûte continentale sont extrêmement anciennes et ont échappé à un recyclage complet. À l'inverse, la lithosphère océanique est généralement beaucoup plus jeune parce qu'elle est continuellement créée aux dorsales puis détruite dans les zones de subduction. Cette différence illustre le caractère incomplet et asymétrique du recyclage terrestre.

Un cycle plus ou moins fermé.
Le terme de cycle peut donner l'impression que toute matière rocheuse revient nécessairement à son état initial. Ce n'est pas le cas. Une partie de la matière continentale peut être profondément recyclée dans le manteau. Une autre peut être incorporée durablement dans la croûte continentale. Certains matériaux peuvent être stockés très longtemps dans les sédiments ou dans des réservoirs crustaux. La Terre conserve également une partie de sa matière rocheuse très ancienne. Certains terrains continentaux ont plusieurs milliards d'années et ont échappé à un recyclage complet. Le cycle lithologique est donc un cycle ouvert à certaines échelles et fermé approximativement à d'autres, avec des échanges permanents entre différents réservoirs, selon des rythmes et des chemins très divers.

Le rôle du climat et de la biosphère
Les processus superficiels du cycle lithologique dépendent fortement du climat. La température, les précipitations, la couverture végétale et la circulation de l'eau influencent les taux d'altération et d'érosion. Dans un climat chaud et humide, l'altération chimique peut être particulièrement intense, tandis que dans les régions froides ou arides, certains mécanismes physiques peuvent dominer. À long terme, les interactions entre tectonique et climat peuvent modifier les flux sédimentaires et les taux d'altération, créant des rétroactions entre l'intérieur et la surface de la planète.

La biosphère participe elle aussi au cycle. Les racines des végétaux favorisent la fragmentation et l'altération des roches. Les organismes produisent des matériaux squelettiques et coquilliers qui peuvent s'accumuler dans les sédiments. Les microorganismes interviennent dans de nombreuses réactions géochimiques. La production biologique de carbonates constitue notamment une source importante de sédiments dans certains environnements marins. 

Les cycles lithologiques dans le Système solaire.
Sur Terre, l'existence simultanée d'une tectonique des plaques active, d'une atmosphère, d'une hydrosphère et d'une biosphère particulièrement développées permet un cycle des roches extrêmement diversifié. Les autres corps telluriques du Système solaire présentent également des processus de transformation lithologique. Les roches se forment, se détruisent et se transforment aussi, mais avec des modalités différentes.

La Lune.
Sur la Lune, le cycle est dominé par les impacts météoritiques depuis environ 4,5 milliards d'années. Les bassins géants comme celui d'Aitken ont excavé le manteau et fondu la croûte, produisant des mers basaltiques. Ensuite, le régolithe s'est formé par broyage mécanique continu des impacts, avec des processus de fusion par choc produisant des brèches et des verres d'impact. Le vent solaire et les rayons cosmiques altèrent chimiquement la surface en implantant des ions d'hydrogène et d'hélium-3, tandis que les éjectas redistribuent les matériaux sur de vastes distances, mélangeant croûte anorthositique et basaltes. Il n'y a ni érosion fluviale ni subduction, donc les roches restent en surface jusqu'à être recouvertes ou pulvérisées par de nouveaux impacts.

Mercure.
Mercure présente un cycle encore plus simplifié. Sa surface très ancienne est saturée de cratères, avec de vastes plaines lisses volcaniques ou possiblement formées par épanchements d'impact. Le régolithe y est extrêmement mature, assombri par les dépôts carbonés des comètes et par la réduction du fer dans les silicates sous l'effet du vent solaire intense et des micrométéorites. Les plaines lisses pourraient provenir d'un volcanisme explosif ancien avec des pyroclastes riches en soufre et en carbone, indiquant un dégazage important du manteau. Il n'y a pas de tectonique des plaques, mais des failles de contraction globales, les escarpements lobés, qui chevauchent et soulèvent des portions de croûte, fracturant le régolithe. Les variations thermiques extrêmes entre le jour et la nuit provoquent une fatigue mécanique des roches, contribuant à la désagrégation superficielle.

Vénus.
Vénus, bien que comparable à la Terre par sa taille, possède un cycle lithologique probablement lié à un régime tectonique de type "couvercle stagnant" avec des épisodes de resurfaçage catastrophique. La surface est principalement basaltique, formée par un volcanisme encore actif, avec des plaines, des volcans boucliers, des coronae et des dômes pancake. L'atmosphère dense de CO2 à 92 bars et 460 °C provoque une altération chimique lente des basaltes, mais sans eau liquide, les réactions sont limitées; on soupçonne néanmoins des interactions entre les gaz atmosphériques (SO2, CO2, COS) et les minéraux de surface, avec des sulfates et des oxydes de fer possibles. Le vent superficiel, bien que lent, est très dense et peut transporter des sédiments fins, formant des dunes et des traînées claires ou sombres. La croûte semble périodiquement recyclée par des événements de subduction épisodique ou de délamination, peut-être tous les quelques centaines de millions d'années, effaçant une grande partie des cratères et redistribuant les roches dans le manteau.

Mars.
Mars montre un cycle lithologique intermédiaire entre la Lune et la Terre, avec des phases précoces humides et une phase actuelle froide et sèche. Au Noachien, la croûte a été formée par un volcanisme intense et altérée par de l'eau liquide, produisant des argiles, des sulfates et des carbonates. Les impacts ont excavé et mélangé ces matériaux, créant de vastes brèches et des dépôts hydrothermaux autour des cratères. À l'Hespérien, le volcanisme effusif a recouvert une grande partie des terrains altérés, formant les plaines de lave ridées et les grands volcans boucliers de Tharsis et d'Elysium. L'eau est devenue plus acide et saline, précipitant des sulfates dans des lacs et des playas. Actuellement, l'érosion est dominée par le vent : les tempêtes de poussière soulèvent des particules basaltiques, creusent des yardangs, déposent des dunes géantes et des couches mantelliques riches en glace aux moyennes latitudes. La glace d'eau et le CO2 gelé saisonnier provoquent une cryoclastie, fracturant les roches et formant des polygones thermiques. Le pergélisol contient de la glace massive, et des processus de sublimation créent des terrains chaotiques et des ravines. Les impacts continuent de brasser le régolithe, tandis que la poussière oxydée donne à la surface sa couleur rouille.

Les satellites galiléens.
Les satellites galiléens présentent des cycles lithologiques très variés.

• Io est le corps le plus volcaniquement actif, avec un recyclage permanent de la croûte silicatée et soufrée. Les éruptions de lave basaltique ou ultramafique recouvrent de vastes zones, tandis que les panaches de soufre et de dioxyde de soufre retombent sous forme de neige ou de givre coloré. La croûte est constamment enfouie et remplacée, avec des montagnes formées par des blocs de croûte soulevés et basculés par la compression due à l'enfouissement rapide. Le rayonnement intense de Jupiter et le plasma du tore d'Io altèrent les dépôts soufrés, provoquant des réactions photochimiques et un dégazage continu. 

• Europe possède une croûte de glace fracturée qui repose probablement sur un océan d'eau liquide. Les cycles y sont dominés par la tectonique de glace : des blocs de banquise dérivent, se séparent et se referment, créant des chaos, des crêtes de compression et des bandes d'extension où de la glace nouvelle ou de l'eau salée remonte. Les sels exsolvés forment des dépôts rougeâtres le long des fractures, probablement des sulfates hydratés ou du chlorure de sodium irradié. La sublimation de la glace en surface et la recondensation aux pôles créent un cycle volatile lent. 

• Ganymède montre une croûte de glace ancienne et cratérisée mélangée à des terrains plus jeunes parcourus de sillons tectoniques brillants, indiquant un épisode d'extension crustale globale peut-être lié à des changements de phase de glace et à un océan interne. Les impacts y exposent de la glace propre qui assombrit avec le temps sous irradiation, un cycle de maturation optique. 

• Callisto, presque totalement cratérisée, subit une lente dégradation de sa glace par sublimation, laissant des résidus sombres riches en matériaux rocheux et carbonés qui s'accumulent au fond des cratères, tandis que les impacts plus récents percent ce manteau sombre.

Encelade.
Encelade, petite lune de Saturne, illustre un cycle cryovolcanique actif : des geysers au pôle sud éjectent des panaches de vapeur d'eau, de glace, de sels et de composés organiques provenant d'un océan interne. Ces matériaux retombent en grande partie sous forme de neige très fine, recouvrant la surface d'un manteau brillant et poreux, effaçant les cratères dans certaines régions. La chaleur de marée maintient l'océan liquide et provoque des fractures nommées rayures de tigre qui s'ouvrent et se referment, permettant des épanchements de glace fraîche. Une partie des grains s'échappe et alimente l'anneau E de Saturne. 

Triton.
Triton, satellite de Neptune, possède une surface de glaces d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone, avec des geysers d'azote sublimé par le faible rayonnement solaire, projetant des panaches sombres de poussières organiques qui retombent en stries orientées par les vents ténus. La glace d'azote migre saisonnièrement d'un hémisphère à l'autre, formant des calottes polaires brillantes, tandis que la glace de méthane est transformée par le rayonnement ultraviolet en résidus organiques rougeâtres qui s'accumulent dans les zones équatoriales, un cycle de sublimation et de photolyse continu.

Les astéroïdes et les comètes.
Les astéroïdes et les comètes montrent des cycles encore plus restreints. Sur les astéroïdes rocheux comme Vesta ou Éros, le régolithe est produit par impacts, avec tri granulométrique par vibrations sismiques et migration des poussières fines vers les zones de faible potentiel gravitationnel. Vesta possède des éjectas basaltiques et des brèches, avec des affleurements de pyroxènes mis à nu par des impacts, mais pas d'érosion atmosphérique ni de recyclage interne significatif. Les comètes actives comme 67P/Tchourioumov-Guérassimenko subissent un cycle saisonnier intense : à l'approche du Soleil, les glaces d'eau, de CO2 et de CO subliment, entraînant des poussières silicatées et organiques. La surface s'effondre par endroits, formant des puits et des falaises, tandis que les poussières retombent ou s'échappent dans la coma. La croûte superficielle devient de plus en plus riche en matière organique réfractaire et en silicates anhydres, formant une couche d'inertie thermique qui ralentit la sublimation sous-jacente. Les jets de gaz érodent les parois des falaises, sculptent des structures en forme de vagues et déposent des particules dans les régions basses, produisant un paysage en perpétuelle transformation saisonnière.

Les corps de la périphérie du Système solaire.
Pluton et les objets de la ceinture de Kuiper présentent des cycles de glaces volatiles remarquables. Sur Pluton, la plaine Spoutnik est une calotte convectante de glace d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone qui se renouvelle par convection lente, effaçant les cratères et créant un cycle endogène de surface. Les montagnes d'eau glacée flottent et se fragmentent dans cette mer de glaces volatiles, formant des blocs chaotiques. Le méthane condense préférentiellement sur les hauts sommets, formant un givre brillant, tandis que l'azote migre vers les dépressions. La sublimation diurne et la condensation nocturne créent des brouillards, des vents de vallée et des dépôts de givre saisonniers. Les tholins, produits par irradiation du méthane et de l'azote, se déposent en manteaux rougeâtres dans les régions équatoriales, puis sont enfouis ou érodés. Le cycle est ainsi dominé par la sublimation, la condensation, le transport éolien de vapeurs et la sédimentation de particules organiques photochimiques, avec une tectonique de glaces lente liée à la chaleur interne résiduelle et aux changements de phase.