Les roches sédimentaires proviennent de l’altérationAltération Modification chimique des minéraux et donc des roches, par des agents atmosphériques et par les eaux de ruissellement, souterraines ou stagnantes. C'est la cause principale de l'érosion. de roches préexistantes, magmatiques, métamorphiques ou déjà sédimentaires. Elles se forment à la surface de la Terre et se présentent généralement en lits ou strates. Cette stratificationStratification n. f. Succession de strates, en couches fines ou épaisses, de dépôts sédimentaires ou autre, souvent de natures différentes, visibles sur une coupe de terrain ou sur un simple échantillon de roche. s’observe au niveau de l’affleurementAffleurement Partie d’une coupe géologique rendue visible à la surface de la Terre, par l’érosion ou par une faille. Un affleurement peut être horizontal ou vertical et comporter alors plusieurs niveaux géologiques. (falaises, fossés d’effondrement, érosion). Ces couches peuvent contenir des fossiles (restes de squelettes d’animaux, fragments de plantes, microfossiles ou empreintes). Ces restes permettent d’identifier une roche sédimentaireSédimentaire Qui est constitué de sédiment. avec certitude, de dater sa formation, et de caractériser son milieu de dépôt.
Clé de détermination simplifiée des principales roches sédimentaires :
1) Il y a effervescence en contact avec de l’acide chlorhydrique dilué à 10%. Ce sont des roches carbonatéesCarbonatées Roches sédimentaires formées pour au moins 50% de carbonates de calcium (CaCO3), (calcite, dolomite, aragonite)..
a) La dureté est généralement supérieure à l’ongle. Ce sont des
roches cohérentes : les calcaires.
b) La dureté est inférieure à l’ongle. Ce sont des roches friables faisant pâte avec l’eau : les marnes.
2) Il n’y a pas effervescence en contact avec de l’acide chlorhydrique dilué.
a) La dureté est inférieure à l’ongle, le débit est en feuillets
– a1) la roche se désagrège et fait pâte avec l’eau : les argilites.
– a2) la dureté est inférieure à celle de l’ongle, il s’agit de gypse (famille des roches salines).
b) La dureté est inférieure au verreVerre Du latin vitrum : verre. Magma ayant refroidi très rapidement sans cristalliser, donnant des laves (ex. : Obsidienne) qui peuvent contenir une proportion variable de minéraux., ce sont des roches solubles : autres roches salines (halite, sylvite, anhydrite, etc.).
c) La dureté est supérieure au verre, les éléments sont cimentCiment Matière liant entre eux des éléments ou des minéraux par une précipitation chimique s'effectuant lors de la diagenèse (à l'inverse de la matrice), constituant ainsi les roches sédimentaires compactes.és : les grès et les conglomérats.
d) La dureté est supérieure au verre, il n’y a pas de grain apparent : les silex et les radiolarites.
Classification des roches sédimentaires par l’origine de leurs constituants :
I – Les roches sédimentaires détritiques terrigènes :
Elles proviennent souvent de l’érosion mécanique sur le continent, de roches magmatiques ou autres, qui libère des fragments de roches et de minérauxMinéraux Espèces chimiques naturelles, se présentant le plus souvent sous forme de cristaux solides., transportés par le ruissellement vers les fleuves, et par le vent, jusqu’aux bassins sédimentaires. Elles sont formées de débris. En fonction de leur origine, ou de leur composition minéralogique, elles se répartissent en trois catégories subdivisées (consolidées ou non).
Classification granulométrique des roches détritiques terrigènes :
1) Les rudites : leurs grains ont un diamètre supérieur à 2 millimètres (plus de 50% des grains).
– Les rudites non consolidées : les grains ne sont pas soudés, on parle de blocailles, cailloutis, graviers, sables à galets, argiles à graviers. Elles se présentent sous forme de blocs supérieurs à 20 cm, de cailloux et galets supérieurs à 2 cm, et de graviers (ou graves) supérieurs à 2mm.
– Les rudites consolidées : les fragments sont soudés par un ciment siliceux ou 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%).. Ce sont les conglomérats et les micro conglomérats (brèches (à éléments anguleux) et poudingues (à éléments arrondis)).
2) Les arénites : la taille des grains est comprise entre 2mm et 63 microns (plus de 50% des grains).
– Les arénites non consolidées : les sables (très grossiers, grossiers, moyens, fins à très fins) en général constitués de : quartzQuartz Minéral, tectosilicate composé principalement de silice (SiO2)., calcite, feldspathFeldspath De l'allemand feld : champ et de spath ; minéral courant dans les champs d'Allemagne du Nord. Variété de tectosilicates composant de nombreuses roches magmatiques (ex : granite) et métamorphiques., glauconie, muscoviteMuscovite Mica blanc. (KAl3Si3O10(OH)2). … Le sableSable Sédiment détritique meuble formé de grains dont la majorité ont une taille comprise entre 2 mm et 63 µm. est un mélange de minéraux et de fragments de roches provenant de la désagrégation et de l’érosion de tous les types de roches.
– Les arénites consolidées : les grès, ce sont des sables dont les grains se sont cimentés généralement, sous l’action des fluctuations du niveau de la nappe phréatique et de la chaleur, en milieu lacustre ou littoral. Ce qui a permis la précipitation du quartz (ex. : les arkoses, les grès grossiers ou fins, les grauwackes, les molassesMolasses Ou mollasses. Formations sédimentaires détritiques épaisses, correspondant à un grès calcaire friable, qui se forme dans les zones de formation de montagnes, par érosion des reliefs environnants., les grès micacéMicacé Qui contient des micas.s (psamites), siliceux ou calcaires, ou mixtes à calcite et quartz puis les quartzites).
3) Les lutites : le diamètre de plus de 50% des grains est compris entre 2 et 63 microns, ce sont des particules silteuses.
– Les lutites consolidées : Les argilites et les siltites (ou pélites) qui dérivent de roches plus ou moins consolidées : les silts.
– Les lutites non consolidées : Les silts (particules supérieures à 2 microns) et les argiles (particules inférieures à 2 microns).
II – Les roches sédimentaires détritiques non terrigènes :
Dans d’autres cas, les grains détritiques proviennent d’un volcanismeVolcanisme Ensemble des manifestations volcaniques et des phénomènes qui s'y rapportent. actif dans le milieu de sédimentation : l’accumulation de ces débris (cendres, lapillis, scories …) conduit aux roches volcano sédimentaires : (brèches volcaniques, ignimbrites, tuffo-lavas, etc.).
III – Les roches chimiques : Elles se sont formées sans action directe des êtres vivants, contrairement aux roches biochimiques.
On distingue :
1) Les roches chimiques continentales issues généralement de dépôts de sédiments. Elles se sont formées par précipitation générée par la diminution de la pression de C02, d’un accroissement de la concentration en carbonate de calcium, ou par l’élévation de la température (ex. : stalactites, stalagmites, tufs calcaires, travertins ainsi que les calcaires lacustres.
2) Les roches chimiques marines issues de précipitations de carbonate de calcium autour d’un débris quelconque (calcaires oolithiques et pisolitiques). Elles comprennent aussi les calcaires marneux et les marnes, en fonction de la proportion d’argile et de calcaire ; les dolomies primaires et secondaires.
3) Les roches siliceuses :
– Les meulières diagénétiques qui sont issues de silicificationSilicification Imprégnation par de la silice d'une roche préexistante. d’origine climatique (en périodePériode Division géochronologique utilisée en stratigraphie. Ex. Carbonifère, Crétacé, Quaternaire. d’assèchement). La meuliérisation se produit dans des calcaires ou des marnes lacustres, en masses irrégulières, compacts ou alvéolaires.
– Le silex constitue des accidents siliceux qui résultent de précipitations de siliceSilice Tectosilicate (SiO2) présentant différents polymorphes : opales, quartz, tridymite, cristobalite, coésite, stishovite., lors de la diagenèse. Sa formation a lieu en milieu marin ou lacustre saturé de silice.
– La glauconite qui est un minéralMinéral Espèce chimique naturelle, se présentant le plus souvent sous forme de cristal solide. d’altération des biotites ou du verre volcanique, se forment en milieu marin dans des conditions réductrices (perte d’oxygène).
4) Les roches évaporitiques sont des roches salines qui se forment par évaporation intense de dépôts chimiques, par la précipitation des sels qui y sont dissous, sous climat chaud, et en milieu marin ou continental (lacustre). Elles sont principalement représentées par entre autres :
– La halite (sel gemme) ou chlorure de sodium, de formule : NaCl est généralement de couleur blanc crème, grise, brune ou même translucide. Elle est issue de la concentration de chlorures accumulés au fond de certaines lagunes ou de lacs salés, dans les conditions d’une évaporation intense.
– La sylvite (ou sylvine), est souvent associée à la halite. C’est un chlorure de potassium (KCl). Ces deux roches se forment dans les mêmes conditions.
– Le gypse, sulfateSulfate Minéral contenant du soufre. de calcium (CaSO4, 2H20) qui est issu de la concentration en sulfates alcalins, qui se produit au fond de lacs salés lors d’une évaporation intense, comme lors de régressionRégression Du latin regressio : retour. Retrait de la mer en deçà de ses limites antérieures. marine (à une température inférieure à 20°C).
– L’anhydrite, sulfate de calcium anhydre (CaSO4) qui cristallise en même temps que le gypse, mais à une température supérieure à 20°C ainsi qu’en présence de sel (chlorure de sodium – NaCl). Ou résulte de la transformation du gypse qui perd son eau lors de l’enfouissement.
IV – Les roches biochimiques : Ces roches sont formées sous l’action des êtres vivants par l’accumulation de coquilles de 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). fragmentées ou entières, de squelettes, polypiers…
– Les calcaires d’accumulation de fragments de coquilles ou bioclastes (calcaires à entroques, à foraminifères, à ammonites, coquillers, etc.).
– Les calcaires construits ou récifaux qui sont formés par l’accumulation de coquilles ou de squelettes (rudistes, polypiers), en position de vie.
– Les roches siliceuses biogéniques qui sont essentiellement constituées de silice SiO2 cristallisé (quartz) ou de produits finement cristallisés (opale…) : les radiolarites (accumulations de tests de radiolaires, en eaux tempérées), les spongolites (accumulations de spicules d’éponges), et les diatomites (accumulations de squelettes de diatomées, en eaux froides).
V – Les roches d’origine organiqueOrganique Du grec organon : organe du corps. Débris ou matières qui dérivent d'organismes vivant. (carbonées) :
– Les charbons résultant de l’accumulation de débris végétaux décomposés par des micro-organismes anaérobies, sous un climat chaud et humide. Ces roches carbonées ont subi une évolution complexe que l’on appelle carbonificationCarbonification Processus par lequel une masse de matière organique décomposée se transforme en charbon par enrichissement en carbone, déshydratation et perte de matières volatiles. La transformation totale en charbon est atteinte au bout d'un million d'années en milieu continental. ou carbonisationCarbonisation Processus par lequel une masse de matière organique décomposée se transforme en charbon par enrichissement en carbone, déshydratation et perte de matières volatiles. La transformation totale en charbon est atteinte au bout d'un million d'années en milieu continental. avec enrichissement en carbone, déshydratation et appauvrissement en matières volatiles (perte en hydrogène et en oxygène) :
–1) Les tourbes, le taux de carbone est inférieur à 50%.
–2) Les lignites, le taux de carbone est compris entre 50 et 70%.
–3) Les houilles, le taux de carbone est compris entre 70 et 90%.
–4) L’anthracite, qui a un taux de carbone de 90%.
– Les pétroles qui se forment à partir de l’accumulation de matière organique, essentiellement planctoniquePlanctonique Du grec plagktos : errant. Adjectif qualifiant un être vivant dont les déplacements dans la colonne d'eau, ne permettent pas de lutter contre les courants marins qui le transportent. S'oppose à nectonique., en milieu aquatique plus ou moins confiné. La transformation de cette matière organique se fait sous l’influence de bactéries et se poursuit par des réactions physico-chimiques complexes, quand la température et la pression augmentent du fait de l’enfouissement dans des conditions plus chaudes, le pétrole se transforme en gaz.
– Les bitumes, qui se présente sous une forme plus ou moins solide d’hydrocarbures. Ils sont liés à des calcaires ou à des argiles feuilletées.
Photographe : Gérard Brusseaux.
Source : Institut des Sciences de la Terre de Paris (ISTeP), Sorbonne Université, campus Pierre et Marie Curie, Paris, France.