Mot issu du grec dia : à travers, et genêsis : formation. Ce terme désigne l’ensemble des processus biochimiques et physico-chimiques qui transforment les sédiments en roches sédimentaires compactes. Généralement ces transformations se produisent en milieu aquatique (marin ou lacustre), à faible profondeur, où la pression et la température sont peu élevées, ou à plus grande profondeur au cours de l’enfouissement.
Principaux processus diagénétiques :
Dès la sédimentation :
- Les animaux fouisseurs (arthropodes, mollusquesMollusques Animaux invertébrés, à corps mou non segmenté, enveloppé par une membrane appelée : manteau, sécrétant généralement une coquille calcaire. (Céphalopodes, Lamellibranches, Brachiopodes, Gastéropodes et Scaphopodes).) mélangent les sédiments fins (image : 1). Les micro-organismes comme les bactéries, les champignons … interviennent dans la cimentation des sédiments. Des algues (vertes ou Cyanophycées – images : 2 et 3), des bactéries encroûtantes ou quelques bryophytes (mousses) permettent la cristallisation des carbonates pour former des stromatolithes (eaux salées, littorales – image : 4), des travertins (eaux douces agitées à l’émergence de sources – image : 5).
- La formation des sols ou pédogenèse contribue à la formation des argiles, des latérites, dans la cimentation des sables en grès (image : 6), etc.
Près de la surface, dans les premiers décimètres d’eau, voire dans les premiers mètres, plusieurs processus se combinent :
- La diagenèse biochimique. La matière organiqueOrganique Du grec organon : organe du corps. Débris ou matières qui dérivent d'organismes vivant. incorporéedans le sédimentSédiment Ensemble constitué par la réunion de particules plus ou moins grosses ou de matières précipitées, ayant séparément subi un certain transport. est dégradée par des microorganismes, principalement des bactéries, mais aussi quelques algues, champignons …. La décomposition de la matière organique primairePrimaire Synonyme utilisé pour l'ère Paléozoïque (-542 à -251 millions d'années). produit des émissions de CH4, C02, de composés sulfureux ou ammoniaqués. Ces émissions tendent à remonter vers le milieu aquatique à travers les premiers horizons sédimentaires, où dans le cas des zones humides continentales, à s’échapper dans l’atmosphère. Le milieu devient plus acide et plus réducteur.
Simultanément, une réorganisation mécanique se produit avec des tassements différentiels, des encroûtements dans les zones d’arrêt de sédimentation sous-marins ou lors d’émersion.
Plus en profondeur, les processus se poursuivent en même temps que les sédiments sont de plus en plus isolés du milieu de sédimentation :
- La compaction du sédiment (ou tassement). Sous l’effet de la pression des sédiments situés au-dessus, l’eau est éjectée du sédiment vers le haut. Cela entraine une diminution de la porosité et une réorganisation de l’agencement des grains qui se réarrangent pour supporter la charge : le nombre de points de contact entre eux augmente et l’espace poral diminue.
- L’augmentation de température par enfouissement, en moyenne de 3°C par 100 m, favorise les réactions chimiques.
- La cimentation. Les éléments dissous par l’eau précipitent et entourent les particules de sédiment : le sédiment meuble est transformé en roche (lithification).
- L’épigénisation. Un minéralMinéral Espèce chimique naturelle, se présentant le plus souvent sous forme de cristal solide. est lentement remplacé par un autre, ex : l’aragonite se transforme en calcite, la siliceSilice Tectosilicate (SiO2) présentant différents polymorphes : opales, quartz, tridymite, cristobalite, coésite, stishovite. remplace les structures du bois (bois fossilisé – image : 9), le carbonate de calcium est remplacé par du sulfure de fer (pyritisation des ammonites – image : 7), etc.
- L’agglomération – cimentation des particules peut ne pas être homogène. Le concrétionnement se forme autour d’un noyau par accumulation centrifuge de silice, de calcaireCalcaire Du latin calcarius. Roche sédimentaire carbonatée contenant au moins 50% de calcite et faisant effervescence au contact d'un acide dilué (Acide chlorhydrique à 10%).… pour former des sphérolites, nodules, qui vont résister aux forces de compaction jusqu’à se fracturer : géodes et septarias (image : 8).
Encore plus en profondeur, les réorganisations mécaniques deviennent mineures, les paramètres importants concernent l’évolution de la matière organique en fonction de la température (pour former des hydrocarbures liquides ou gazeux) et le déplacement des fluides dans les aquifères profonds, vecteur des grandes migrations des hydrocarbures dans les bassins.
Texte : Jacques Thibieroz.
Photographe : Gérard Brusseaux.
Source : Institut des Sciences de la Terre de Paris (ISTeP), Sorbonne Université, campus Pierre et Marie Curie, Paris, France.