Roche sédimentaire : Cours-Résumés-TP-Exercices-TD-corrigés

Les roches sédimentaires sont des roches exogènes qui représentent 5 % en volume de la croûte terrestre. Elles sont très répandues à la surface sous forme de couches recouvrant les roches métamorphiques et magmatiques.

Les roches sédimentaires, contrairement aux roches magmatiques et métamorphiques, sont formées à la surface de la Terre, dans les océans, les mers, les lacs et les fleuves. Dénommées, également roches exogènes, elles forment l’essentiel de la surface de la croûte terrestre.

Les roches sédimentaires ont une grande importance du point de vue économique : le pétrole, le gaz, le charbon, l’uranium, les matériaux de construction sont d’origine sédimentaire. Elles ont aussi une importance scientifique : c’est le seul type de roches contenant des fossiles. Les roches sédimentaires se forment à partir de sédiments.

Elles se présentent, le plus souvent, en dépôts horizontaux. On parle de couches ou strates. Elles englobent parfois des fragments de végétaux et d’animaux fossilisés.

Origine des roches sédimentaires :

Les roches sédimentaires se forment à partir de particules d’origines très variées par érosion ou altération.

Elles peuvent être d’origine détritique, chimique ou biologique. Le plus souvent, les roches sédimentaires sont un mélange issu de ces différentes origines:

1-Origine détritique : elles résultent de l’accumulation de débris de minéraux et de roches arrachées par érosion à d’autres roches affleurantes : ce sont les roches détritiques ou terrigènes.

2-Origine chimique : elles proviennent de la précipitation d’éléments chimiques présents dans les eaux de mers ou transportés en solution suite au phénomène d’altération.

3-Origine biologique : ce groupe comporte des roches dont l’origine est liée directement ou indirectement à l’intervention d’organismes vivants présents dans la mer.

Processus de formation des roches sédimentaires :

Les particules érodées, sont le plus souvent transportées par l’eau. Elles s’accumulent dans les creux du relief continental et sous sous-marin. Quel que soit le milieu, les particules ou sédiments, se déposent, pendant des millions d’années, en couches superposées dans des bassins sédimentaires.

Un bassin sédimentaire est une dépression, une cuvette de la croûte terrestre qui recueille des sédiments qui vont ensuite se transformer en roches sédimentaires. Les fonds sous-marins renferment de nombreux creux et dépressions, on parle de bassins océaniques.

Quatre processus interviennent dans la formation des roches sédimentaires :

• Erosion et/ou altération ,
• Transport,
• Dépôt ou sédimentation,
• Diagenèse .

Erosion et altération :

A la surface de la Terre, les roches sont soumises aux phénomènes d’érosion et d’altération.

Erosion signifie la dégradation mécanique des roches qui se produit sous l’action d’une force physique qui arrache des fragments de roches. Cette force physique est générée par l’eau, le gel, le vent et la différence de température.

Altération correspond à une attaque chimique des roches par les eaux. On parle également d’érosion chimique. Des éléments comme Ca, Mg, Fe3+, K… passent en solution puis transportés par les eaux. Plusieurs silicates, comme les feldspaths, souvent abondants dans les roches ignées. ILs sont facilement attaqués par les eaux de pluies et transformés en argiles pour former des boues et, une fois consolidées, des roches argileuses.

Certains organismes vivants, comme les lichens ont la possibilité d’attaquer les minéraux en absorbant les éléments chimiques dont ils ont besoin et les roches sont fragilisées, altérées.

L’action combinée de ces trois mécanismes produit des particules de toutes tailles. C’est là le point de départ du processus général de la sédimentation.

L’eau, principal agent d’érosion, agit aussi bien mécaniquement que chimiquement sur les roches. Lorsqu’elle est chargée de gaz carbonique (CO2), elle devient légèrement acide et peut dissoudre les éléments chimiques contenus dans les roches. Les plus facilement altérables sont les roches carbonatées (calcaires).

Transport :

Les débris résultant de ces attaques vont être entrainés loin du lieu de destruction. L’eau (par les fleuves) est le principal agent de transport. Les glaciers peuvent également transportés des masses importantes de fragments et blocs rocheux. Le vent peut également déplacer des particules fines (sables, argiles) sur de grandes distances.

Les débris sont transportés plus ou moins loin de leur source d’origine et déposés jusque dans les grands fonds marins où ils vont se stratifier.

Dépôt ou sédimentation :

Les particules, ou sédiments, sont déposés dans des bassins de sédimentation au fond des mers et des océans pour former des dépôts en couches successives plus ou moins horizontales. De ce fait les dépôts sédimentaires sont stratifiés.

Diagénèse :

C’est l’ensemble des phénomènes physico-chimiques qui transforment un sédiment en une roche cohérente : les particules sédimentaires sont cimentées les unes aux autres. Sans la diagénèse, il ne peut y avoir des roches sédimentaires : la diagénèse transforme le dépôt sédimentaire (non consolidé) en une roche sédimentaire (consolidée).

Le passage du sédiment à la roche se fait comme suit : les dépôts, sous l’effet de leur propre poids, exercent une pression sur les particules. Les couches se compactent (s’écrasent, se lient entre elles) et l’eau est chassée : c’est la déshydratation. Un ciment assemble, ensuite, les débris. Parfois, la roche reste meuble (non consolidée), c’est le cas du sable.

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Sédimentologie : Cours, Résumés, exercices, TP et Etudes de cas

La sédimentologie est la science et la discipline qui étudient les caractéristiques, les processus de mise en place et la disposition des particules en vrac, les sédiments, soit lors de leurs mouvements, soit après leur dépôt, leurs phénomènes de sédimentation ou diagénétiques.

Les roches sédimentaires font partie intégrante du cycle géologique car leurs constituants (grains ou ions solubles) résultent de l’altération de roches ou de sédiments préexistants, ces constituants ont subi un certain transport et se sont déposés, précipités ou se sont bioprécipités dans un bassin de sédimentation. Seuls les dépôts volcano-sédimentaires échappent à ce schéma. L’évolution post-dépôt de ces sédiments (diagenèse) les transforme en roches sédimentaires. Ces roches peuvent subir un métamorphisme et être soumises à l’alteration lorsqu’elles traversent les continents.

•  Les roches détritiques : elles sont formées de particules minérales résultant de l’altération de roches préexistantes. S’agissant de matériaux provenant de continents, ils sont également appelés terrigènes.
• Les roches biogéniques, biochimiques ou organiques : elles sont le produit, comme leur nom l’indique, d’une activité organique ou biochimique. En plus des particules solides impliquées dans la formation des roches terrigènes, l’altération produit des substances dissoutes qui aboutissent dans les mers, les lacs et les rivières où elles sont extraites et précipitées par des organismes.
• Les roches d’origine chimique,  issues de la précipitation (purement physico-chimique cette fois) de minéraux dans un milieu sursaturé. Les évaporites (anhydrite, halite, gypse, sylvite, …) en sont le meilleur exemple: elles se forment par évaporation de saumures.

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