Une géode est une cavité rocheuse tapissée de cristaux (souvent automorphes) et d'autres matières minérales. Ce n'est pas un minéral, mais une composition de formations magmatiques, cristallines et/ou sédimentaires. Largement répandues à travers toute la planète, les géodes sont la source principale des minéraux des collections minéralogiques car c'est un milieu optimal pour diverses formations minérales.
Le mot géode vient du grec γεώδης - geôdês (« comme la Terre »), lui-même formé de γῆ - guê (« Terre ») et de ει̃δος - eïdos (« forme, aspect »). Le fait qu'il se réfère à la rotondité de la Terre a amené un débat afin de savoir si les druses (cavités aplaties) pouvaient être qualifiées de géodes. vignette|upright=0.8|Géode d'améthyste, Brésil. Formation vignette|upright=0.8|Géode dans une scorie contenant de la laurionite. Les géodes peuvent se former dans n'importe quel type de roches, sédimentaires, filoniennes ou magmatiques (plutoniques ou volcaniques). Elles peuvent se former à partir des bulles de gaz dans les roches magmatiques en voie de solidification telles les structures vésiculaires, les basaltes (lave) ou encore, comme dans le Midwest américain, dans les cavités arrondies des formations sédimentaires. Après attaque de la roche autour de la cavité par érosion ou dissolution, des silicates et/ou des carbonates se déposent sur la surface intérieure. Avec le temps, ceux-ci évoluent lentement sous l'influence des eaux de percolation ou des solutions issues de l'hydrothermalisme faisant pousser des cristaux dans la chambre intérieure. La roche mère contient des géodes que parfois le climat ou l'érosion mettent au jour en surface si ces géodes sont composées de matériaux résistants tels le quartz. Les cristaux prennent naissance à partir de germes sur les parois intérieures ; gênés dans leur développement par l'espace fermé, ils se développent la majorité du temps dans une direction spatiale normale à la surface de leur point d'origine suivant le principe de la sélection géométrique« Géode », dans Encyclopædia Universalis, 2006..
Dans le cadre des roches magmatiques, la première couche qui se forme est celle des minéraux ayant la plus haute température de fusion. Les géodes pegmatites se constituent donc avec une juxtaposition de minéraux à croissance centripète, dont la température de fusion va décroissante depuis l'écorce vers l'intérieur pour terminer avec les formations cristallines issues de la cristallisation de composants liquides ou gazeux refroidis ou infiltrés dans la gangue puis moulés (dépôt minéral). ou cristallisés par concentration progressive des sels.. Il arrive également que les géodes se constituent strictement par le refroidissement des différents matériaux, formant donc une géode pleine ou « nodule », mais que l'intrusion ultérieure d'acides, d'eaux souterraines lessive littéralement une partie de l'intérieur via des fissures et creuse donc la géode. De nombreuses géodes sont constituées dans leur partie intérieure par du quartz qui s'y est retrouvé par infiltration d'eaux sursaturées en silice et qui a précipité en cristaux de quartz ..
Le quartz est un matériau souvent rencontré dans les géodes : d'une part sa dureté le rend très peu sensible aux processus d'érosion, d'autre part c'est le matériau majoritairement présent sous forme de fluides dynamiques dans le sous-sol ; comme ses capacités de cristallisation sont très bonnes, il se retrouve très souvent dans les géodes, tant sur le plan des cristaux que sur celui de la croûte principale.
Croissance cristalline vignette|upright=0.8|Géode de célestite à Mahajanga (Madagascar).
Les géodes ont tendance à se développer plus facilement dans des filons de minéraux et se localisent généralement vers le centre de ceux-ci car elles correspondent au dernier stade de cristallisation. Pour ce qui concerne les roches sédimentaires, les géodes se développent plutôt dans les fractures car c'est là que circulent les fluides. Ceci explique que les géodes magmatiques sont plus circulaires et les géodes sédimentaires plus allongées. Les géodes étant des formations complexes, successives et combinées, il n'y a donc pas de formation cristallographique particulière les caractérisant. De même, il n'existe pas de coloration typique ni de la croûte de la géode ni de ses formations internes.
La croissance d'un cristal se fait par accrétion autour d'un germe de croissance, qui peut être une impureté voire un microscopique cristal de la même espèce. Cette croissance se fait normalement sur base d'eau à des conditions de température et pression assez précises selon le cristal ; si un autre solvant que l'eau est utilisé, on parlera alors de croissance de flux, mais ceci n'arrive généralement que dans le cadre des cristaux artificiels.. Les géodes peuvent donc être des formations extrêmement complexes, fruits de nombreuses transformations : toute géode en milieu naturel n'est absolument pas finie, à chaque instant un nouveau phénomène peut la transformer et la muter en quelque chose d'autre.
Formation dans les roches sédimentaires vignette|upright=0.8|Géode de calcite, Pau.
Les géodes des formations sédimentaires se forment à la suite de cisaillements, de lessivages, d'effondrements souterrains ou de dissolutions, . Leur taille peut donc atteindre des dimensions considérables et créer une géode dans une caverne complète.
Généralement, les géodes en terrain sédimentaire se forment : par cristallisation classique, facilitée par le fait que l'enveloppe est souvent plus poreuse ou avec plus de fissures qu'une géode magmatique ; par concrétionnement, qui est une forme de sédimentation, mais avec solidification des produits, comme pour les stalactites et stalagmites (effet splash), n'obéissant pas aux lois de cristallisation classique, mais à celles de l'agglomération sédimentaire soumise aux forces de la pesanteur, appelée pour les stalactites « cristallisation à l'air », qui dépend également de paramètres d'évaporation et de la présence ou non de bactéries dans le film d'eau de ruissellement..
Une géode peut très bien se créer dans une cavité formée par une circulation d'eau souterraine et sa cristallisation se former à partir de la même eau, chargée en sels minéraux, qui a servi à creuser la cavité. Il arrive également qu'à la suite d'évolutions géologiques, de la lave vienne visiter ces cavités en utilisant les réseaux aquifères creusés par l'eau et y déposer de nouvelles formations. Ces formations magmatiques peuvent elles-mêmes être totalement ou partiellement érodées si l'épisode magmatique cesse et que l'eau reprend son cycle originel, mais aussi laisser des débris importants et tout à fait hétérogènes dans des géodes existantes..
Formation dans les roches volcaniques vignette|upright=0.8|Coulée de lave. vignette|upright=0.8|Géode dans le basalte contenant une okénite.
Entre et , les divers types de laves, en se refroissant, exsolvent encoreLa plupart du temps, le dégazage dans le conduit éruptif, ou lors des effusions des coulées, ne suffisent pas à dégazer entièrement le magma. des gaz dissous. Au contact du substratum, la lave ou le matériau volcanique solidifié mais encore chaud peut aussi regazéifier l'eau qu'il contient, voire les composants volatils de cette roche environnante, provoquant un hydrothermalisme secondaire. Les gaz produits par l'une ou l'autre de ces diverses origines, s'ils percolent une lave encore en écoulement, produisent des bulles de gaz. Comme elles sont mobiles dans le cœur de la lave en mouvement (effet de cisaillements fluides), elles migrent vers la surface de la coulée et peuvent se rassembler pour former des poches de plus en plus grandes. Le refroidissement de la lave, synchrone de ce dernier processus, fige les bulles de gaz à partir d'un certain seuil de viscosité. Elles en gardent une forme de lentille. Au cours du refroidissement de la lave, les bulles de gaz sont transportées dans le sens de l'écoulement de la lave. Les facteurs temps et direction de la coulée durant son refroidissement influent sur la forme en lentille que prennent les bulles. Celles-ci ressemblent à des gouttes, les pointes fines tournées vers l'amont de la coulée. L'observation des géodes produites pendant cette phase (en fin d'écoulement, par des gaz volcaniques) ou ultérieurement dans une coulée de lave solidifiée (hydrothermalisme post-coulée) permet donc d'en évaluer avec une certaine précision le sens d'écoulement, et d'en contraindre la température originelle et sa vitesse de refroidissement, ainsi que, le cas échéant, la nature d'éventuels d'obstacles détruits par la fournaise de la lave que l'on peut retrouver piégés dans les géodes.
Un deuxième refroidissement a alors lieu, gazeux cette fois, à partir de , selon la composition du gaz emprisonné dans la cavité ainsi formée. Ce gaz passe alors en phase aqueuse et des phénomènes d'hydrothermalisme peuvent commencer. La première (et parfois la seule) cristallisation peut donc s'avérer tout à fait interne à la géode, sans apport extérieur. Ensuite, les transformations peuvent continuer des millions d'années durant. C'est d'ailleurs l'aspect paradoxal des géodes que d'être des minéraux avec rarement des apports , mais pourtant des minéraux qui peuvent exister des millions d'années en permanence une forme de leur héritage originel. Dans le cas de matières à faible température de solidification, les matériaux inclus peuvent rester en phase liquide voire en phase gazeuse, ce qui donne les géodes dites « enhydros » ..
Les plus petites et nombreuses bulles de gaz présentes dans les bords de la coulée de lave peuvent s'appeler « amandes » ou « amygdaloides » (en allemand : Mandelstein ou Amygdaloid)..
Cristallisation en milieu aqueux Dans les cas de géodes magmatiques, après la dernière solidification ou liquéfaction, selon le cas, il se crée une couche minérale générale de silicate gélatineux qui peut se muer en calcédoine. Si, lors d'une période de son histoire, la géode se retrouve dans un milieu très humide voire dans un environnement aqueux, une pression osmotique se crée entre l'intérieur et l'extérieur de la géode, ce qui produit une migration de fluide vers l'intérieur de la cavité. Ceci crée alors une pression continue tant que les conditions extérieures persistent puisque les fluides extérieurs s'obstinent à vouloir équilibrer les densités entre l'intérieur et l'extérieur. Comme les minéraux emmenés vers l'intérieur de la géode cristallisent, c'est un mouvement qui persiste aussi longtemps que la géode n'est pas remplie par du solide ou que l'eau ne disparaît pas. Il arrive également que l'environnement soit soumis à des cycles de submersion, auquel cas l'enveloppe de la géode peut se fissurer lors des phases de déshydratation et la cristallisation se faire par infiltration via les fissures de retrait..
Cas particuliers, variétés et synonymes vignette|upright=0.8|Agate enhydros. vignette|upright=0.8|Septaria. . Dans de très rares cas, certaines géodes peuvent conserver leur liquide initial qui peut être vu par transparence s'il y a une phase gazeuse : c'est le cas des agates enhydros.. Les callimus sont un noyau interne mobile, souvent argileux, au sein d'une géode que l'on appelle alors « pierre sonnante », « étite » ou Lapis Roulis.. Il a été reporté des cas de géodes bitumineuses contenant des bitumes primaires naturels aussi appelés « maltha » comme au Puy de la Pège, Pont-du-Château, France..
Dans les Alpes, les géodes des filons (veines de quartz notamment) sont appelées « fentes alpines » ou encore « fours », notamment dans le milieu des cristalliers chamoniards.. Elles sont généralement catégorisées comme des druses.