Le secret des roches sédimentaires

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Le secret des roches sédimentaires
26/10/10
Historiquement plus implantée dans les pays anglo-saxons, l'étude des roches sédimentaires et des processus
qui les créent ne fait l'objet que de très rares publications en français. Frédéric Boulvain, professeur à
l'Université de Liège, vient de combler ce manque en publiant chez Ellipses une actualisation complète de son
cours de « Pétrologie sédimentaire » (1).Un ouvrage qui s'adresse, bien évidemment, aux étudiants abordant
les sciences de la terre dans leur cursus, mais aussi, écrit-il, « aux curieux disposant d'un bagage scientifique
général et souhaitant comprendre ce que nous racontent les roches sédimentaires sur le passé et le présent
de notre planète ».
C'est que, ne l'oublions pas, les roches
sédimentaires couvrent... 90% de la surface de la planète. Et ce sont elles qui renferment la plupart des
matières premières utilisées par l'homme. A commencer par le charbon, le pétrole ou... l'eau. Par ailleurs, les

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roches sédimentaires nous en apprennent énormément sur l'histoire de la planète. « La pétrologie est l'étude
des roches, explique Frédéric Boulvain. L'important, c'est leur genèse: on se demande comment elles ont
été formées. Et en se posant cette question, on débouche sur quelque chose d'essentiel: l'évolution de la terre.
Car la roche est le témoin de l'environnement dans lequel elle s'est formée. Et ça, c'est une pièce du puzzle
de la compréhension de la planète. Grâce aux roches, nous pouvons faire de la reconstitution de paysages
passés, de conditions climatiques et de l'évolution de celles-ci. »
En pétrologie sédimentaire, cela peut aller très loin: les roches gardent des traces visibles de vagues, courants
ou... organismes vivants bien sûr. « Je fais beaucoup d'actualisme avec mes étudiants. C'est-à-dire que
nous allons voir des rides de vagues sur les plages puis on montre des équivalents qui ont 325 millions
d'années dans les roches! L'actualisme est à la base de la sédimentologie. Mais ça ne marche pas toujours!
Les processus physiques à l'oeuvre sur la planète changent peu au cours du temps, mais dès que la vie
intervient, ça devient beaucoup plus compliqué. Les analogies sont plus délicates car les organismes anciens
ne sont plus là. »
(1) Pétrologie sédimentaire, Des roches aux processus, Ellipses éditeur. Collection « Technosup », Paris, 2010. 259 p.
Mais n'allons pas trop vite: on n'a pas encore dit ce qu'était une roche « sédimentaire »! Et pour cela, le plus
simple est de repartir du fameux « cycle géologique ». « On part d'une roche. Au départ, elle se trouve enfouie
sous terre, plus ou moins loin. Par érosion de ce qui se trouve au-dessus d'elle, elle va progressivement
être amenée à la surface. Là, à cause des conditions atmosphériques, de pression, de température, la roche
s'érode. Des grains et éléments chimiques en sont arrachés, transportés et déposés. Ce sont les sédiments.
D'autres sédiments s'accumulent au-dessus des premiers et, progressivement, nos grains descendent. La
température et la pression augmentent et les sédiments se soudent en roche. C'est la diagenèse. Qui forme
une roche sédimentaire. Celle qui nous occupe. Si la pression et la température deviennent plus importantes,
on obtient une roche métamorphique, cuite, en fait. Encore plus de température, et la roche devient du magma.
Qui va finir par cristalliser et à son tour et remonter à la surface. Et le processus peut repartir pour un tour.
Ainsi, quand vous regardez un grain de sable à la Mer du Nord, il a peut-être fait deux cycles géologiques
complets. Il a peut-être un milliard d'années! »

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De quoi regarder le sable autrement, assurément. Ce cycle, ici rapidement résumé, fait l'objet de la première
partie du livre, qui s'attache aux processus. Dans une deuxième partie, on étudie les roches sédimentaires
elles-mêmes et leur « interprétation », c'est-à-dire l'étude de leurs modes et conditions de formation. Dans cette
deuxième partie est également envisagé l'aspect « temporel »: « Quand on étudie une roche, on peut estimer
dans quel type d'environnement elle s'est formée mais il ne faut pas oublier que les roches se présentent en
couches superposées et qu'elles donnent donc accès à l'évolution des environnements au cours du temps.
Cette donnée doit aussi être intégrée. »
Erosion, transport, dépôt
Nous renverrons les intéressés à l'ouvrage pour la seconde partie. Mais la première, ce processus de formation
des roches sédimentaires qui nous entourent, mérite sans doute un peu plus d'illustration.
Premier phénomène: l'érosion. « Quand une roche se retrouve à la surface de la planète, elle n'est forcément
plus en équilibre avec ses conditions de formation, explique Frédéric Boulvain. Elle n'est plus dans son milieu

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naturel. Elle va donc petit à petit se désagréger. Via des phénomènes physiques comme le vent, le gel, des
différences de température. Via la décompression, tout simplement, qui crée des joints dans les roches. Ou
encore via des processus biologiques et chimiques, comme l'action des racines ou la dissolution des roches
calcaires qui crée les phénomènes karstiques bien connus: grottes, stalactites et stalagmites, etc. ». Cette
désagrégation réduit la roche à ses ions et ses « grains » les plus résistants, le célèbre quartz, notamment.
Ces grains vont alors, c'est le deuxième phénomène, être transportés. Là aussi, la diversité des modes de
transport est grande. Le vent, l'eau, la glace, peuvent transporter les grains. La simple gravité aussi, qui
crée des éboulements. « C'est le seul mode de transport des sédiments sur la lune », souligne Frédéric
Boulvain. Autres « transporteurs » moins connus, les écoulements gravitaires: mouvement dû à la gravité
lui aussi mais où un fluide intervient. Les coulées de boue, par exemple. Encore moins connus et pourtant
responsables d'une bonne partie du processus de dépôt des sédiments océaniques, les « courants de
turbidité ». Un processus de transport sous-marin (suite à un tremblement de terre, par exemple) où les
grains, en suspension turbulente, peuvent se déplacer sur des centaines de kilomètres, formant des sédiments
appelés « turbidites ». Ils furent découverts pour la première fois en 1929 après qu'ils eurent causé la rupture
des câbles télégraphiques sous-marins entre les Etats-Unis et la Grande-Bretagne.

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Troisième phénomène: le dépôt. « Logiquement, il survient quand l'agent de transport disparaît, comme dans
le cas de la glace, qui fond, ou quand il ralentit. Dans ce dernier cas, le dépôt se fait selon des structures
sédimentaires: en rides, dunes. Certaines de ces structures sont caractéristiques d'un environnement bien
particulier. La granulométrie des sédiments, leur taille, nous renseigne également sur la nature et la vitesse
de l'agent de transport. »