Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc MODULE GEODYNAMIQUE EXTERNE SEMESTRE 2 – Filière SVI/STU POLYCOPIE DE TRAVAUX PRATIQUES DE PETROGRAPHIE RECONNAISSANCE ET DETERMINATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES Préparé par Pr Saida NIAZI & Pr. Rachida DAGHMOUMI 1 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc TP1 : Les Roches Sédimentaires .1. Définition Les roches sédimentaires sont des roches exogènes (= formées à la surface de la Terre) ; très répandues à la surface de la Terre, elles couvrent 75 % de la surface et représentent 5 % en volume de la croûte terrestre. Elles sont sous forme de couches recouvrant les roches métamorphiques et magmatiques. Les roches sédimentaires se forment à partir de sédiments. Elles ont une grande importance du point de vue économique : le pétrole, le gaz, le charbon, l’uranium, les matériaux de construction. Elles ont aussi une importance scientifique : c’est le seul type de roches contenant des fossiles. .2.Etapes de formation d’une roche sédimentaire La formation des roches sédimentaire est un processus exogène ; elle passe par plusieurs étapes : Source et genèse des roches sédimentaires a- L’érosion : c’est le processus de destruction de roches préexistantes. On distingue deux types d’érosion : L’érosion physique ou mécanique : désagrégation des roches en petits morceaux par des processus physique ou mécanique. (libération de détritus) 2 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc L’érosion chimique : dissolution des éléments chimiques par les eaux qui conduit à la décomposition des roches ou des minéraux. ( libérations d’éléments chimiques dissous) Les agents de l’érosion sont : les eaux, le vent, le gel, la température... b. Le transport : les sédiments issus de l’érosion peuvent être transportés sur de grande distance. Les plus importants agents de transport sont : le vent, les eaux dans les fleuves, rivières ou courants océaniques, c. Le dépôt : Les rivières, océans, vents et eaux de pluies ont la capacité de transporter les particules issues de la désagrégation (destruction) des roches par érosion. Ces matériaux sont composés de fragments de roches et de minéraux. Lorsque l’énergie de transport n’est plus assez forte pour déplacer ces particules, ces dernières se déposent : c’est le processus de sédimentation. Ce type de sédimentation est appelé : sédimentation détritique ou clastique. Un autre type de dépôt sédimentaire se produit lorsque les matériaux sont dissous dans l’eau et précipitent sous l’effet de facteurs physiques comme la gravité ,de la température. C’est la sédimentation physicochimique. Un troisième processus peut se produire lorsque les organismes vivants extraient les ions dissous dans l’eau pour former des coquilles et des os. Ce type de sédimentation est appelé : sédimentation biochimique. Ainsi, il existe trois grands types de roches sédimentaires : roches d’origine détritiques, physiochimiques et biochimiques d. La diagenèse : c’est le processus physico-chimique qui transforme un sédiment meuble en roche consolidée. La diagenèse se fait en deux étapes (figure) : La compaction : les sédiments se rapprochent entre eux avec diminution des vides ou des pores entre les particules, et élimination de l’eau qui se trouve entre les pores. La compaction et dissolution (due à une augmentation de la pression en profondeur) entrainent une réduction de la porosité et une diminution du volume de la Roche. 3 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc Elimination d’eau et diminution du volume Dissolution due à l’augmentation de la pression avec la profondeur les sédiments se lient entre eux par un ciment d’origine chimique. Les sédiments se transforment alors en une roche solide. Cimentation (précipitation de minéraux dans les pores – réduction de la porosité) Précipitation si conditions physico-chimique (pH, T, saturation) sont favorables Recristallisation (substitution d’un minéral par un autre – effet de T et P Selon l'origine et la composition des roches sédimentaires on distingue différentes catégories de roches sédimentaires 4 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc TP1 : Roches sédimentaires d’origine détritique 1-Définition Les roches sédimentaires détritiques sont des roches issues de la sédimentation des fragments de roches ou Détritus, qui proviennent de l’érosion des roches pré-existentes suivi d’un transport vers un milieu de dépôt. 2-Classification La classification des roches détritiques se base sur la granulométrie ou la taille des fragments qui constituent la roche et le degré de consolidation déterminé par des grains indépendants ou liés entre eux par un ciment ou une matrice: 2.1. La granulométrie : On distingue trois classes granulométriques sur la base de la taille des grains ou du détritus ( voir tableau) : - les Rudites, La taille des fragments est supérieure à 2mm. - les Arénites ou la classe des sables avec un diamètre des grains compris entre 0.063mm et 2mm 5 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc Tableau simplifié de la classification des roches sédimentaires détritiques - et les Lutites formées de particules de la roche très fines qui ne dépassent pas 0.063mm. A l’intérieur de chaque classe on retrouve plusieurs subdivisions sur la base de la taille des fragments, (3éme colonne) 2.2. Le degré de consolidation : présence ou non de ciment ou liant - Un groupe de détritus déterminent une roche meuble, en absence de liant (4eme colonne). Les grains détritiques sont entièrement indépendants les uns des autres. -Après une diagenèse, les fragments sont liés par un ciment ou liant. La roche est alors dite une roche consolidée. Exemple : le Sable : roche meuble le grés : roche consolidée Dans la catégorie des Rudites, on note la présence de conglomérats qui peuvent être de type Poudingue (=les fragments sont de forme arrondie) ou de type Brêche (=forme anguleuse). 6 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc Poudingue Brêche Types de conglomérats - La diversité lithologique des détritus : Monogénique si les détritus proviennent de la même roche mère ; Polygénique si les fragments sont de natures chimiques différentes , donc roches mères d’origines variées. Conglomérat polygénique Conglomérat monogénique -Comme la classe des rudites est composée de plusieurs sous classes ;on distingue selon la granulométrie : - des conglomérats monométriques constitués de fragments de même taille ; - des conglomérats hétérométriques avec des grains de tailles variées - Nature chimique du liant : le liant peut être de différente nature, soit : 7 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc argileux ……………………………. le liant est dit friable réagit à l’action de l’HCL…………..le liant est dit carbonaté dur ……………………………………le liant est dit siliceux En plus d’être argileux, siliceux ou carbonaté, le liant peut être ferrugineux (présence des oxydes de fer – coloration rouge-brune ou jaunatre) 3- Identification macroscopique des roches sédimentaires détritiques 1- La reconnaissance macroscopique des roches sédimentaires détritiques est basée sur l'observation : de la granulométrie de la présence ou non du liant, sa nature chimique…. 1- Dessiner l’échantillon 2- Déterminer le nom de la Roche 3- Expliquer le mode de formation de la roche –échantillon, S’agit il d’un détritus ou roche meuble ou consolidée ? comment s’est elle formée ? TP2 : Roches sédimentaires physicochimiques 1-Définition les roches sédimentaires d’origine physico-chimique sont des roches issues de la précipitation des éléments chimiques dissouts qui proviennent de l’érosion des roches préexistantes suivi d’un transport vers un milieu de dépôt. Les roches chimiques ne sont formées que par des dépôts minéralogiques indépendants de l'action d'êtres vivants contrairement aux roches biochimiques 8 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc 2-Classification La classification des roches sédimentaires chimiques est basée sur le mécanisme de précipitation et la nature chimique des éléments qui constituent la roche : 2-1.le mécanisme de précipitation Il peut être : soit purement physique par précipitation gravitaire ou agitation de l’eau dans le milieu de dépôt ce qui donne une roche sédimentaire de type physico-chimique soit il y a intervention d’organismes biologiques (voit Tp3). la roche est dite biochimique Exemple du Sel Gemme : Le NaCl précipite suite aux changements des paramètres physicochimiques après évaporation de l’eau, il s’en suit un dépôt de Na et Cl qui forme une roche purement chimique dite : le sel gemme (Roche sédimentaire physicochimique) 2-2. Nature chimique de la roche Selon la nature chimique des éléments, la roche peut être de nature : Carbonatée Siliceuse Evaporitique ou saline Phosphatée Carbonée (d’origine organique) 3- Identification macroscopique des roches sédimentaires chimiques 1- Dessiner l’échantillon 2- Déterminer la nature chimique de la roche 4- Déterminer le nom de la Roche 5- Expliquer le mode de formation de la roche –échantillon 9 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc Roches sédimentaires d’origine biochimique 1-Définition Les roches sédimentaires biochimiques se sont des roches formées par précipitation chimiques des éléments dissouts et /ou par accumulation de squelettes, de tests ou de constructions d'êtres vivants (présence d’une activité biologique). Dans certains cas, l'action des organismes modifie l'environnement chimique et le sédiment est précipité directement à partir d'eaux marines ou lacustres sursaturées. Les organismes utilisent les carbonates, phosphores, silicates pour constituer leurs tests ou leurs os et ce sont leurs restes qui constituent les roches sédimentaires. Tels le cas des lumachelles, du calcaire à polypiers et la craie. D’autres roches sont issues de la transformation et l’évolution de la matière organique sous les effets de l’augmentation de la température et de la pression lors de l’enfouissement poussé des séries sédimentaires. Les plantes accumulent des matériaux carbonés par photosynthèse et sont directement à l'origine du charbon, l’anthracite….. D'autres types de sédiments carbonés comme les schistes bitumineux, sont générés par des bactéries, le pétrole peut dériver soit de bactéries, de microflore et/ou de microfaune…. 10 Université Mohammed V Faculté des Sciences Département des Sciences de la Terre et de l’Univers. Rabat, Maroc 2-Classification Elle est basée sur le mécanisme de précipitation chimique des éléments dissout accompagnée d’une participation de l’activité biologique. Selon la nature chimique des éléments précipités on distingue des roches : Carbonatée Siliceuse Phosphatée (combinaison de mécanisme physicochimique et biochimique) Carbonée (d’origine organique) Calcaire coquillier Silex Roche carbonée (Charbon) 3- Identification macroscopique des roches sédimentaires chimiques 3- Dessiner l’échantillon 4- Déterminer la nature chimique de la roche et l’organisme responsable de l’activité biologique au sein de la roche (squelettes, de tests ou de constructions d'êtres vivants) 6- Déterminer le nom de la Roche 7- Expliquer le mode de formation de la roche –échantillon 11
