Roches sédimentaires

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INITIATION à LA GEOLOGIE
D431 – 10L1
SOMMAIRE
ROCHES IGNEES ................................................................................................................................................ 2
FORMATION DES ROCHES IGNEES, ORIGINE DES MAGMAS ............................................................................. 2
Vitesse de refroidissement ................................................................................................................ 2
Cristallisation fractionnée et suite de Bowen ................................................................................... 2
ROCHES MAGMATIQUES PLUTONIQUES (DE PROFONDEUR) : INTRUSIVES ...................................................... 3
ROCHES MAGMATIQUE VOLCANIQUES (DE SURFACE) : EXTRUSIVES ............................................................. 3
ACTIVITE MAGMATIQUE ................................................................................................................................ 4
ROCHES SEDIMENTAIRES ............................................................................................................................. 5
ORIGINE : SEDIMENTS DETRITIQUES ET SEDIMENTS CARBONATES ................................................................ 5
Origine détritique ............................................................................................................................. 5
Origine biologique ............................................................................................................................ 5
FORMATION DES ROCHES DETRITIQUES ........................................................................................................ 5
Sédiments colloïdaux ........................................................................................................................ 5
Sédiments détritiques ........................................................................................................................ 5
Ions ................................................................................................................................................... 5
Transport et redéposition ................................................................................................................. 5
Diagénèse ......................................................................................................................................... 5
TYPES DE ROCHES DETRITIQUES ................................................................................................................... 6
FORMATION DES ROCHES CARBONATEES ...................................................................................................... 6
Précipitation chimique (plus rare) ................................................................................................... 6
Précipitation biochimique (le plus courant) ..................................................................................... 6
TYPES DE ROCHES CARBONATEES ................................................................................................................. 6
Calcaires .......................................................................................................................................... 6
Marnes .............................................................................................................................................. 6
Dolomies ........................................................................................................................................... 7
Formation des inclusions de silex ..................................................................................................... 7
ROCHES METAMORPHIQUES ....................................................................................................................... 8
STRUCTURE SCHISTEUSE ET SEQUENCE METAMORPHIQUE ............................................................................ 8
Métamorphisme sur argiles .............................................................................................................. 8
Métamorphisme sur granites ............................................................................................................ 8
Métamorphisme sur roches carbonatées .......................................................................................... 8
TRANSFORMATIONS ENTRE LES 3 FAMILLES DE ROCHES, INTERPRETATION. ........................ 9
CYCLE DES ROCHES : LES ROCHES PASSENT D’UN ETAT A L’AUTRE .............................................................. 9
Métamorphisme (P et °T) ................................................................................................................. 9
Anatexie (T° > 800°C) ...................................................................................................................... 9
Érosion (eau, pluie, vent) ................................................................................................................. 9
Sédimentation (détritique, carbonatée) ............................................................................................ 9
Par exemple « cycle de vie » d’un granite ........................................................................................ 9
ROCHES METAMORPHIQUES ET MAGMATIQUES ............................................................................................ 9
LAVES .........................................................................................................................................................10
ROCHES SEDIMENTAIRES .............................................................................................................................10
GRANDS EVENEMENTS GEOLOGIQUES EN FRANCE .......................................................................... 11
PRECAMBRIEN : OROGENESE CADOMIENNE .................................................................................................11
ÈRE PRIMAIRE : OROGENESES CALEDONIENNE ET HERCYNIENNE : MASSIF CENTRAL ..................................11
ÈRE SECONDAIRE : TRANSGRESSIONS + OROGENESE PYRENEENNE ..............................................................11
ÈRE TERTIAIRE : OROGENESE ALPINE + VOLCANS DU MASSIF CENTRAL .....................................................11
ÈRE QUATERNAIRE : GLACIATIONS ..............................................................................................................11

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ROCHES IGNEES
FORMATION DES ROCHES IGNEES, ORIGINE DES MAGMAS
Roches issues de l’anatexie (= fusion magmatique, > 800°C).
- Remontées de magmas profonds, du manteau :
° Extrusives : roches volcaniques, dorsales, refroidissement plus rapide.
° Intrusives : roches qui ne parviennent pas en surface, refroidissement plus lent.
- Fusion sous l’effet de P et de °T : rencontre de plaques tectoniques (collisions, subductions).
Deux phénomènes sont conjoints lors du refroidissement des roches :
Vitesse de refroidissement
Plus élevée pour les roches extrusives que pour les intrusives. Cette vitesse conditionne le
degré de cristallisation et la taille des cristaux.
Cristallisation fractionnée et suite de Bowen
Au fur et à mesure de la montée du magma et de son refroidissement, il passe de l’état liquide
à l’état solide. Les silicates cristallisent à tour de rôle selon leur température de solidification,
ce qui appauvrit progressivement la roche en silice, et (par soustraction) l’enrichit en Fe, Mg,
… selon une séquence définie (suite de Bowen, cf figure). La composition du magma change
donc progressivement. La composition d’une roche ignée dépend donc de la composition
initiale du magma, et en grande partie de sa vitesse de remontée et de refroidissement
Donc :
 le refroidissement modifie la composition des roches.
 la vitesse de refroidissement conditionne le degré de cristallisation. P.ex : basaltes et
gabbros ont la même composition, mais les gabbros sont plus cristallisés. Les basaltes sont
extrusifs alors que les gabbros sont intrusifs, donc refroidis plus lentement, ce qui laissent aux
cristaux le temps de se former.
Figure : Séquence de cristallisation fractionnée de Bowen ; minéraux et roches
correspondantes
Deux archétypes :

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ROCHES MAGMATIQUES PLUTONIQUES (DE PROFONDEUR) : INTRUSIVES
Riches en SiO2 (silice), magmas acides  magmas granitiques :
- plus visqueuses  remontée lente  refroidissement lent  roches de profondeur.
- cristaux formés  roche grenue
- pauvre en Fe, Al, etc.  couleur claire
 roche type : roches granitiques. Magmas formés au niveau du manteau.
ROCHES MAGMATIQUE VOLCANIQUES (DE SURFACE) : EXTRUSIVES
Pauvres en SiO2 (silice), donc basiques  magmas basaltiques :
- moins visqueuses  remontée rapide  refroidissement rapide  roches de surface : laves
- pas/peu de cristaux formés, structure homogène.
 roches types : roches basaltiques. Magmas formés au niveau de la croûte terrestre.
Résumé : plus une roche est foncée, plus sa teneur en Fe et Mg… est élevée, plus sa teneur en
silice est basse, plus elle est alcaline, plus la lave dont elle provient est fluide.
Figure : familles de roches ignées selon leur composition. Noter les familles de roches extrusives (en vert :
rhyolitu, andésite, …) et les familles de roches intrusives (granite, diorite) de même composition. C’est le degré
de cristallisation qui les différencie. Les premières sont refroidies lentement dans la chambre magmatique, les
secondes sont remontées en surface (volcanisme…) et refroidies plus rapidement, donc moins cristallisées.

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ACTIVITE MAGMATIQUE
Figure : séquence ophiolitique en relation avec l’activité de la chambre magmatique
Figure : types d’activité volcanique : d’arc insulaire, d’arc continental, de point chaud.

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ROCHES SEDIMENTAIRES
ORIGINE : SEDIMENTS DETRITIQUES ET SEDIMENTS CARBONATES
Issues de la déposition et accumulation de résidus minéraux dans l’eau (marge littorale, mer,
lacs). Deux origines :
Origine détritique
Érosion de roches (eau, gel, vent)  roches composites.
NB : l’érosion, un granite se décompose en quartz (silice pure  arène granitique = sables)
feldspath (alumino-silicates hydratés  argiles) et micas (noir = biotite ; blanc = muscovite).
Origine biologique
Dépôts de tests d’organismes marins  roches carbonatées
FORMATION DES ROCHES DETRITIQUES
Les produits d’érosion prennent différentes formes :
Sédiments colloïdaux
Sédiments détritiques
grains de minéraux ± grossiers (sables de quartz…)
Ions
(Ca++, Si++, Cl-, Na+)
Transport et redéposition
L’eau transporte ces éléments. Plus son énergie est élevée, plus elle transporte des éléments
grossiers. Perte d’énergie de l’eau  sédimentation selon le coefficient de sédimentation 
tri des éléments au fur et à mesure de la perte de compétence de l’eau.
Les éléments détritiques sédimentent en premier.
Diagénèse
Diagénèse : cimentation des sédiments. Forme une roche cohérente et homogène (éléments de
même taille, car triés).
La teneur en eau baisse  les ions précipitent et forment un ciment.
Figure : formation des roches sédimentaires