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Les roches sédimentaires
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• 75% de la surface terrestre• 5% du volume de la croûte• roches exogènes : formées en surface
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Qu’est-ce qu’une roche sédimentaire ?
Roche résultant de l’accumulation d’éléments(fragments minéraux, débris coquilliers..) et/ou de précipitations à partir de solutions
(Dictionnaire de géologie)
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Caractères d’une roche sédimentaire
• Fossiles (souvent)
• Roche litée mais cristaux pas orientés dans le plan du litage
• Faible densité
• Cristaux non jointifs (en général)
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Problématiques
• Sur quels critères peut-on se baser pour classer les roches sédimentaires ?
• Quelles sont les conditions de formationdes roches sédimentaires ?
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I. Classification générale des roches sédimentaires
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I. Classification générale des roches sédimentairesA. Classification génétique
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Cycle d’évolution d’une roche
(Dercourt et Paquet)
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Diagenèse : 4 étapes principales
(Caron et coll.)
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Formation en 2 étapes
1. Dépôt de particules ou de coquilles / précipitation d’ions dissous => sédiment meuble
2. Transformation du sédiment meuble en roche sédimentaire consolidée= diagenèse (ou lithification)
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Subdivisions de base : 3 classes génétiques
(Brahic et coll.)
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I. Classification générale des roches sédimentairesA. Classification génétiqueB. Classification minéralogique ou chimique
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Critères d’identification• Macroscopiques :
- Observations : Couleur d’ensemble, aspect de la cassure, texture, structures…
- Tests : HCl, dureté, cohérence, comportement vis-à-vis de l’eau, goût…
• Microscopiques :Eléments figurés, liant, porosité, fractures...
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Quelques tests
• Test au HCleffervescence => carbonate CO3
2-
CaCO3 + 2 HCl → CO2 + H2O + CaCl2
• Lécher la roche- happe la langue => argile- goût salé => sel gemme
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• Duretérésistance d’un minéral à la destruction mécanique de sa structure=> un minéral est plus dur qu’un autre s’il le raye
Verre AcierOngle
très tendre tendre dur très dur
Classement selon l’échelle de Mohs
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• Cohérence
frotter la roche :- bonne cohésion, ne s’effrite pas => cohérente- s’effrite, éléments peu soudés => friable- aucune cohésion => meuble
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Comportement vis-à-vis de l’eau• Porosité
ensemble des volumes de petite taille pouvant être occupés par des fluides dans une roche
• Perméabilitéaptitude d’un milieu à se laisser traverser par un fluide
• Solubilitéaptitude d’un composé à être dissout dans un solvant
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Clé de détermination des roches sédimentaires
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Grandes catégories
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I. Classification générale des roches sédimentaires
II. Classifications particulières àchaque catégorie de roche
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I. Classification générale des roches sédimentaires
II. Classifications particulières àchaque catégorie de rocheA. Roches détritiques
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• Roches détritiques :Roches sédimentaires composées d’au moins 50% de débris
• Plusieurs catégories :- roches détritiques terrigènes (80 à 90 % des roches sédimentaires), dont les roches siliciclastiques- roches biodétritiques => roches carbonatées- roches volcanoclastiques (pyroclastiques)
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1. Roches terrigènes
(Dercourt et Paquet)
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a. Caractérisation• Taille des éléments (granulométrie) et leur
classement (granularité)
• Nature de ces éléments
• Nature et importance du ciment reliant les grains (roche consolidée)
• Nature et importance de la diagenèse
• Structures sédimentaires
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Etat d’agrégation
• Roches meubles :grains indépendants
• Roches plastiques :nombreux minéraux argileux => déformation possible
• Roches cohérentes :constituants intimement soudés
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Dimension des éléments
- 3 grandes classes- 2/3 argiles et silts,
1/3 sables et graviers(Brahic et coll.)
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b. Roches meubles
• Sédiment bien classé=> dimension des grains
• Sédiment mal classé=> diagrammes ternaires
(Brahic et coll.)Diagrammes (A) de Flint et al. (1960) et (B) de Folk (1954)(Univ. Liège)
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Analyses granulométriques
Distribution granulométrique d’un gravier :
A: histogrammeB: courbe cumulativeC: courbe cumulative àordonnée de probabilité
(Univ. Liège)
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Analyses morphoscopiques
A: sable quartzeux éolien dont les grains ont un aspect "rond-mat" (Cervantès, Australie).B: sable marin, également quartzeux, dont les grains ont un aspect "émoussé-luisant" (Kalbarri, Australie).
(Univ. Liège)
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Analyses exoscopiques
• Etude au MEB
• Traces de frottements, de chocs => actions mécaniques
• Traces de dissolution => actions chimiques
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c. Roches cohérentes
(Brahic et coll.)
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Conglomérats
• Éléments de dimension > 2mm
• 2 grands types de conglomérat :- à éléments arrondis => poudingue- à éléments anguleux => brèche
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• Classification de Prothero et Schwab (1996) : dimension, diversité, provenance des éléments ; nature du liant
Classification des brèches et conglomérats(Univ. Liège)
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Grès
• Eléments de dimensions de 62 µm à 2 mm(= sable consolidé)
• Composition : grains + phase de liaison• Grains : quartz, feldspath, débris lithiques• Phase de liaison (liant) :
- matrice : boue terrigène ou carbonatée, déposée en même temps que les grains- ciment : siliceux, carbonaté ou ferrugineux, qui précipite au cours de la diagenèse
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• Classification selon Dott (1964)- composition des grains- % de matrice
(Univ. Liège)
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Sédiments argileux et silteux
• Éléments de dimensions < 62 µm
• Composition moyenne d’un shale :- 50 % de minéraux argileux- 30 % de quartz- 10 % de feldspaths- 10 % de carbonates et oxydes de fer
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• Classification de Lundegard et Samuels (1980) :
- proportion de silt- lamination
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d. Notion de maturité• Maturité minéralogique
Basée sur la résistance des minéraux àl’altération :quartz > muscovite > feldspaths alcalins > plagioclases > biotite > pyroxène > olivine
- roche immature : présence de minéraux vulnérables- roche mature : seulement des minéraux résistants
=> lié à la longueur du transport subi
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• Maturité texturaleBasée sur :- la proportion en matériel fin- le classement des grains- la sphéricité des grains
Abondance en grains / argile (Univ. Liège)
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• Maturité texturaleBasée sur :- la proportion en matériel fin- le classement des grains- la sphéricité des grains
- roche immature : plus de 5 % d’argile, grains anguleux et mal classés- roche mature : peu ou pas d’argile, grains anguleux et bien triés- roche supermature : pas d’argile, grains arrondis et bien classés
=> lié à l’importance du transport subi
Exercices
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2. Roches pyroclastiques• Téphra (= éjectas) : matériaux éjectés par
une éruption volcanique• Roche pyroclastique : roche issue de la
lithification des téphra
tufcendre< 2 mm
tuf à lapillilapilli2 à 64 mm
agglomératbombesarrondis
brèche volcaniqueblocsanguleux> 64 mm
Roche pyroclastique
TephraTaille des constituants
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I. Classification générale des roches sédimentaires
II. Classifications particulières àchaque catégorie de rocheA. Roches détritiquesB. Roches chimiques et biochimiques
![Page 43: L1 SVG TP TD Les Roches Sedimentaires](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081719/5572131d497959fc0b91a242/html5/thumbnails/43.jpg)
![Page 44: L1 SVG TP TD Les Roches Sedimentaires](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081719/5572131d497959fc0b91a242/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: L1 SVG TP TD Les Roches Sedimentaires](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081719/5572131d497959fc0b91a242/html5/thumbnails/45.jpg)
1. Roches carbonatées
• Au moins 50 % de carbonate- CaCO3 : calcite ou aragonite- CaMg(CO3)2 : dolomite
• Formation proche voire sur le site d’accumulation du sédiment
• Processus principalement biologiques
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Précipitation des carbonates• Formule chimique :
Ca2+ + 2 HCO3- ⇌ CaCO3 + CO2 + H2O
• Facteurs influençant la réaction :- teneur en CO2 atmosphérique=> + de dissolution si la teneur en CO2 augmente- organismes photosynthétiques=> + de précipitation en cas de photosynthèse- température=> + de précipitation si la température augmente
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a. Classification de Folk (1959)
• Constituants majeurs des calcaires : - allochèmes : grains carbonatés- orthochèmes : phase de liaison
• 2 types de phase de liaison :- matrice : formée de calcite en cristaux de taille < 4 µm (= micrite) => aspect mat- ciment : formé de calcite en cristaux de taille > 10 µm (= sparite) => aspect brillant
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• 4 catégories d’allochèmes :- bioclastes : microfossiles et fragments de fossiles- ooïdes : particules ovoïdes àstructure concentrique de taille < 2µm, dont les oolithes- peloïdes : particules microcristallines sans structure interne, dont les pellets- intraclastes : fragments de sédiments carbonatés consolidés puis fragmentés
(Univ. Liège)
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3 familles de roches :
• Allochimiques (> 10% d’allochèmes)=> nom en fonction des allochèmes et du liant
• Orthochimiques=> micrites
• Récifales autochtones=> biolithites(= calcaires construits)
(Univ. Liège)
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b. Classification de Dunham (1962) et Embry & Klovan (1972)
• Basée sur :- la texture de la roche- le type de liaison entre les grains
(Univ. Liège)
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• Intérêt : informations sur l’hydrodynamisme dans le milieu de dépôt
mudstone → wackestone → packstone → grainstone
Milieu de haute énergie(action des vagues)
Milieu de basse énergie(profond ou protégé)Milieu de basse énergie(profond ou protégé)
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c. Lien avec le milieu de dépôt
Répartition des faciès carbonatés le long de profils de dépôts côtiers
A: Rampe carbonatéeB: Plate-forme carbonatée barrée par un récif
LVBT : Limite d’action des vagues de beau temps (5 à 25 m)LVT : Limite d’action des vagues de tempête (50 à 100 m)
(Pomerol et coll.)
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2. Roches siliceuses
• Silicites (chert s.l.)- noduleuses : silex, meulière => origine secondaire (diagenèse)- litées : radiolarite, diatomite => origine primaire
Radiolaires nacellaire (à gauche) et spumellaire (à droite)(Cojan et Renard)
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3. Evaporites
• Roches chimiquesprécipitation d’ions d’une eau très concentrée
• Domaine de précipitation :– % d’évaporation– température
(Pomerol et coll.)
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4. Roches carbonées
• Matière organique ayant subi une carbonification :
- enrichissement en carbone (> 70 %)- appauvrissement en matière volatile
(Brahic et coll.)
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Bilan• Diversité importante des roches
sédimentaires
• 3 catégories génétiques, non exclusives
• Critères de classifications variés
• Lien avec les conditions de formation : reconstitution de paléoenvironnements
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Bibliographie• Géologie générale
- A. BRAHIC et coll., Sciences de la Terre et de l'Univers, Ed. Vuibert- J.M. CARON et coll., Comprendre et enseigner la planète Terre, Ed. Ophrys- J. DERCOURT et J. PAQUET, Géologie : Objets et méthodes, Ed. Dunod- A. FOUCAULT et J.-F. RAOULT, Dictionnaire de géologie, Ed. Dunod- C. POMEROL, Y. LAGABRIELLE, M. RENARD, Éléments de géologie, Ed. Dunod
• Sédimentologie
- H. CHAMLEY et J.-F. DECONINCK, Bases de sédimentologie, Ed. Dunod- I. COJAN et M. RENARD, Sédimentologie, Ed. Dunod- http://www2.ulg.ac.be/geolsed/sedim/sedimentologie.htm (Université de Liège)