Roche sédimentaire

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Les roches sédimentaires proviennent de l'accumulation de sédiments qui se déposent le plus souvent en couches ou lits superposés, appelés strates. Elles résultent de l'accumulation de sédiments divers, c'est-à-dire d'éléments solides (clastes : morceaux de roches ou fragments minéraux, débris coquilliers...) et/ou de précipitations à partir de solutions (elles-mêmes constitutives ou à l'origine de ciments, souvent intercalaires entre grains, particules ou clastes)[a]. On rassemble sous le nom de diagenèse l'ensemble des processus par lesquels les dépôts issus de l'érosion sont transformés en roches sédimentaires.

Les principales catégories de roches sédimentaires sont les roches détritiques, les plus abondantes, les roches biogènes ou physico-chimiques, mettant en jeu des équilibres chimiques dans des conditions de température et de pression externes, que ce soit à la surface des continents ou au fonds des mers ou des océans.

Des roches exogènes très variées, bien présentes en surface[modifier | modifier le code]

Elles sont dites roches exogènes, c'est-à-dire qui se forment à la surface de l'écorce terrestre. Parmi celles-ci, les roches sédimentaires se distinguent des roches résiduelles formées localement à partir des roches existantes, auxquelles les eaux ont enlevé des éléments en solution (argiles résiduelles, bauxite, paléosols...)[b].

Les roches sédimentaires affleurent dans 90% des cas de la surface des continents, mais en considérant l'ensemble de la croûte terrestre (depuis la surface jusqu'à 35 km de profondeur sous un relief plat), elles ne constituent plus que 5 % de son volume total.

Sur cette falaise du Trièves apparaissent différentes couches de la roche sédimentaire.

Elles demeurent très variées, du fait du grand nombre de facteurs affectant leur genèse : nature des matériaux désagrégés et altérés, mode et type d'altération et d'érosion, mode de transport, zones de dépôts ou bassin sédimentaires, modalités de la diagenèse...

De l'ancienne difficulté de définir un sédiment : distinction entre dépôt sédimentaire et dépôt chimique[modifier | modifier le code]

Les roches chimiques proviennent de la précipitation à partir d'une solution aqueuse concentrée, de corps chimiques naturels de diverses natures, dissous dans l'eau, puissant dissolvant naturel pour de nombreux minéraux altérés ou solvant de corps chimiques facilement solubles ou re-solubilisables. Parmi celles-ci, notons les strates ferreuses, une grande partie des calcaires fins ou des ciments calcaires fins, les lits d'évaporites...

Elles s'opposent stricto sensu aux roches sédimentaires, constituées en principe de matériaux solides, parfois finement divisés en particules, avant que la lithification n'engendre des blocs ou des roches plus ou moins compactes, comme c'est le cas pour la plus grande partie des calcaires, les concrétions siliceuses ou cherts.

Pourtant, les géologues, à l'instar des scientifiques nullement adeptes de classification pointilleuse et inutile, dépassent cette opposition stricte et intègrent souvent les roches chimiques à la vaste liste des roches sédimentaires.

Esquisses de classification des roches sédimentaires[modifier | modifier le code]

Selon leur principal mode de formation et leur nature[modifier | modifier le code]

Couche supérieure de calcaire sur lit de pélite ou siltite, attestant une présence marine au Trias dans cette contrée de l'Utah

Le classement génétique est le suivant :

  • les roches détritiques ou clastiques.
    • les roches détritiques terrigènes (ex : silicoclastiques[précision nécessaire]) : elles proviennent de l'accumulation de fragments de minéraux et de roches préexistantes continentales, comme le grès, le sable, le limon, le lœss, l'argile. Les constituants (sédiments) de ces roches ont d'abord été transportés par les cours d'eau jusqu'aux bassins sédimentaires, mers et océans dont ils tapissent ensuite le fond.
    • les roches pyroclastiques, provenant de l'accumulation de débris projetés par les volcans, parfois puissamment remaniés par les eaux courantes, par exemple les cendres, cinérites, lapilis, tufs...
  • les roches biogènes ou physico-chimiques :

Elles comprennent les roches organogènes ou biogènes : elles sont liées à l'activité des organismes vivants et proviennent de l'accumulation et de la transformation de matière organique. Exemples : le charbon, le pétrole ;

Mais aussi les roches biochimiques : elles sont aussi liées à l'activité des organismes vivants mais proviennent de l'accumulation de certains des éléments minéraux qu'ils synthétisent (coquilles, tests, os). Ces squelettes minéralisés peuvent être fragmentés pour former des bioclastes (débris de squelette d'organisme). Il peut y avoir transport mais il existe aussi des organismes constructeurs qui construisent eux-mêmes la roche, comme les récifs coralliens ou des micro-organismes qui contribuent à la précipitation de certains minéraux. Il est souvent difficile de faire la part du vivant et du chimique dans l'élaboration de ces roches sédimentaires, d'où l'appellation de roches biochimiques. Exemples : le calcaire, la craie ;

Mais il est préférable de distinguer :

La difficulté de ce type de classement mixte réside dans le fait qu'il existe des roches silico-argilo-carbonatées d'origine détritique et biochimique à la fois. De plus, toutes les formes intermédiaires entre les différents critères de classement se rencontrent dans les affleurements naturels.

Selon leur nature[modifier | modifier le code]

Un classement minéralogique minimal peut être :

Du fait de leur formation, les roches sédimentaires se présentent généralement impures et en plusieurs couches.

Propriétés[modifier | modifier le code]

Couleur[modifier | modifier le code]

La couleur des roches sédimentaires est due ordinairement à la présence des éléments accessoires. Sans eux, elles seraient généralement de teinte blanchâtre, puisqu'elles sont formées essentiellement de trois éléments qui, à l'état pur, sont incolores ou blancs : le quartz, le kaolin, la calcite. Une roche pâle est donc pauvre en minéraux accessoires colorés. Parmi les roches colorées, les plus fréquentes sont les roches noires, vertes, jaunes, rouges ou violettes[1].

La teinte noire ou grise résulte généralement de la présence de carbone d'origine organique. Les roches noires les plus fréquentes sont les roches argileuses, les schistes et certains calcaires ; un sédiment formé en eau agitée, où l'oxydation est facile, renferme ordinairement peu de matières charbonneuses. Dans un environnement marin anoxique riche en matière organique, il se forme des minéraux authigènes caractéristiques de ce milieu réducteur, les sulfures de fer (pyrite en milieu neutre, donnant des niveaux jaune-soufre dans la roche ; marcassite en milieu acide, donnant une teinte bleuâtre lorsqu'il est réparti dans la masse sédimentaire en grains microscopiques). Dans un environnement marin oxygéné riche en matière organique, il se forme des minéraux authigènes vert-bleu, la glauconie et la verdine[2]. La teinte grise ou gris verdâtre plus ou moins foncée peut résulter de la présence de grains de roches éruptives telles que des basaltes à olivine[3].

L'élément le plus important dans la coloration des roches sédimentaires est le fer[1]. Suivant l'état dans lequel il se trouve, il leur donne la teinte[4] verte, jaune ou rouge[3] ; si des traces du cation manganèse Mn2+ accompagnent le fer divalent Fe2+, le rouge passe au violet[5]. Les teintes rouges, rouille, pourprées ou ocre-jaune sont dues essentiellement à la présence de minéraux d'oxy-hydroxydes de fer (hématite, goethite, limonite dans les dépôts sédimentaires sous forme de ciment, croûte ou d'oolithes dites ferrugineuses, issues de l'altération de minéraux ferro-magnésiens par oxydation et hydratation, altération variable selon l'humidité du milieu) ou de carbonates de fer (sidérite, ankérite)[6]. Sur les continents, où il y a plutôt tendance à l'oxydation, comme partout où l'eau a peu de profondeur (zone néritique), ces colorations subsistent[c]. Si ces matériaux détritiques colorés sont entraînés à grande profondeur dans un milieu à tendances réductrices, les minéraux d'oxy-hydroxydes de fer sont réduits, du moins en partie, et les roches prennent une teinte verdâtre devenant noirâtre si la proportion de matières organiques est suffisante. Si la réduction est totale, la roche devient entièrement verte, cette couleur étant due à la présence de glauconie, chlorite, illite, minéraux formés selon le climat, l'eau et la nature de la roche-mère ; si elle est partielle et répartie irrégulièrement, la roche est bigarrée de vert et de rouge[7].

Texture[modifier | modifier le code]

La texture d'une roche sédimentaire est conditionnée par sa taille, la forme et l'orientation de ses clastes. Cette texture est une propriété à petite échelle d'une roche, mais détermine une grande partie de ses propriétés à grande échelle, telles que la densité, la porosité ou la perméabilité[8].

L'affleurement des roches sédimentaires[modifier | modifier le code]

Les roches sédimentaires sont portées en surface dans le cadre des grands mouvements tectoniques qui affectent l'écorce terrestre. Le choc des plaques continentales a entraîné l'émergence des fonds marins, qui apparaissent, aujourd'hui, sous forme de bassins ou de formations d'altitude.

Lors de ces mouvements tectoniques, ces roches ont pu être soumises, localement, à des pressions très fortes et à de très hautes températures. Il en est résulté une transformation de ces roches en roches métamorphiques. Les calcaires se métamorphisent en marbres et les argiles en schistes, voire en gneiss.

Les régions sédimentaires sont riches en ressources minérales, en particulier en charbon, pétrole et fer. Le charbon formé par décomposition de forêts au fond des marécages et le pétrole formé de vies marines ensevelies au fond des mers, et certains minerais de fer formés par précipitation en présence d’oxygène, sont généralement piégés entre des couches d'argiles ou de calcaires.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. L'usage du pluriel s'explique par la grande variété des roches sédimentaires. Le singulier "roche sédimentaire" reste une entrée classique des dictionnaires encyclopédiques, pour ne citer que celle du Larousse.
  2. Ces roches résiduelles sont par exemple les latérites (ex : alumino-ferrugineuses, magnésifères, phosphatées), les argiles résiduelles, les paléosols, roches exogènes formées en un lieu donné . Elles se forment à partir des éléments en solution que les eaux ont prélevés à des roches préexistantes. Lors d'une altération chimique très forte d'une roche préexistante, la majorité des constituants sont solubilisés mais il reste une phase très peu soluble qui précipite in situ.
  3. La coloration de ces roches caractérise ainsi des formations continentales ou néritiques proches du continent : stratification entrecroisée, craquelures et polygones de dessication, restes de plantes, empreintes de pas de grands animaux, traces de gouttes de pluie (rain marks) à contours circulaires ou ovales (chute oblique), traces de courants, ripple marks, parfois associés à des dépôts ou des traces de gypse et de sel.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a et b Fourmarier 1949, p. 332.
  2. André Vatan, Manuel de sédimentologie, Paris, Technip, , 401 p., p. 52
  3. a et b Georges Millot, Géologie des argiles: altérations, sédimentologie, géọchimie, Masson, , p. 241.
  4. Les grès sont en général plus pauvres en fer que les schistes en raison du pouvoir d'adsorption supérieur que présentent les matières argileuses pour les substances colorantes, ce qui explique que les schistes prennent plus souvent des teintes rouille, pourprées ou ocre-jaune.
  5. (en) V.Boero, U.Schwertmann, « Occurrence and transformations of iron and manganese in a colluvial terra rossa toposequence of northern Italy », {{Article}} : paramètre « périodique » manquant, vol. 14, no 6,‎ , p. 519-531 (DOI 10.1016/0341-8162(87)90003-8).
  6. (en) H. L. Levin, The Earth through time, Saunders College Publishing, , p. 57.
  7. Fourmarier 1949, p. 133
  8. S. Boggs Jr., Principles of Sedimentology and Stratigraphy, Merrill, , p. 105.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Paul Fourmarier, Principes de géologie, Masson, 1949
  • Alain Foucault et Jean-François Raoult, Dictionnaire de géologie, Paris, Dunod, (réimpr. 1984, 1988, 1995, 2000, 2005), 7e éd. (1re éd. 1980), 388 p. (ISBN 978-2-10-054778-4), p. 315 – 316.
  • André Jauzein, article sur les « Roches (Classification) - Roches sédimentaires », Encyclopædia Universalis, 2001, 7 pages. introduction en ligne
  • Georges Millot, Relations entre la constitution et la genèse des roches sédimentaires argileuses, L'Association des Ingénieurs Géologues. Bulletin. Géologie appliquée et prospection minière; Volume 2, Université de Nancy, ÉEcole Nationale Supérieure de Géologie Appliquée et de Prospection Minière, 1949, 351 pages.

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]