De la diversité des roches sédimentaires à leurs classifications

Deladiversitédesroches
sédimentairesàleursclassifications
LagéosphèreetlessystèmesdelaTerreCours
Idéesimportantes:Les roches sédimentaires peuventêtreclasséesselonleurnature
chimique,leurorigineouleurstructure.Cescaractéristiquessontaussitémoinsdeleur
histoire.
CapacitéIESO:«capacitéd’identifierlesrochessédimentairessuivantes:calcaire,craie,
chert,argile,marne,dolomite,grès,phosphorite,gypse,sel.»Cesrochessontenbleu
dansletexte.
Les roches sédimentaires sont très diverses, en relation avec la diversité de leurs
constituantsetdeleursorigines,ladiversitédesconditionsde dépôt, la diversité des
conditions et de l’intensité de leur diagenèse. Cette diversitéconduitàlesclasseren
utilisanttroiscritères:
• physiques:granulométrieetcohérence
• minéralochimique: roches calcaires (plus généralement carbonatées),
argileuses, siliceuses, salines, carbonées (voirlafiche«Lesminérauxdesroches
sédimentair es »)
• génétiques: selon l’origine des sédiments: détritique, chimique, biochimique
(voirlafiche«Originedesrochessédimentaires»)
Aucundestroiscritèresnepermetdeconstruireàluiseuluneclassificationsatisfaisante,
carsouventunerocheappartientàplusieurs catégories: parexemple,ungrèsàgrains
siliceuxetàcimentcalcaireaunenatureàlafoissiliceuseet calcaire, une origine
détritiqueetchimique,voirebiochimique.Onutilisealorsdesdiagrammestriangulaires
(voirlafichedumêmenom)pourplacerlesrochesintermédiaires. Dans ce qui suit, la
diversitéestprésentéeavecuneclassificationquicombineplusieurscritères.
I Lesrochesdétritiques
Cesontdesrochessédimentairescomposéesàplusde50%dedébrisderoches.Elles
proviennentdel’érosiondescontinentsetreprésentent85%desrochessédimentaires.
(voirlafichealtération)Lanomenclaturedesrochesestvariée,elledépenddelanature
esdébris,duciment,desmodalitésdutransportetdudépôt,maisfondamentalement
las ndelagra it
d
cesrochessontc
s
séesenfonctio nulométriedelamajor
ns>62,5µm
édeséléments.
Tailledesgrain grains>2mm 2mm>grai grains<62,5µm
Classe Rudites* Arénites* Lutites*
Rochemeuble Galets,graviers sables Vasesargileuses
limons
,
Rocheconsolidée Conglomérats
(brèches,poudingues)
grès Pélites‐argiles
1
*iln’estpasnécessairedemémorisercestermes

Les fragments de roches comportent :
Des roches volcaniques primaires
A Lesrochesàgrosléments>2mm
Sédimentées sous formes de galets, graviers, cailloutis, elles donnent une fois
consolidées des conglomérats: au sein des conglomérats, on distingue les brèchesà
éléments anguleux, et les poudinguesàélémentsarrondispardestransports(galets
parexemple).
é
Du grès triasique
Du calcaire jurassique
Fig1ConglomératEocèneOligocène(riftrhénan)PhotoacBesançon
B Lesrochesàélémentsmoyensde2mmà1/16mm:classedesarénites
(arena=lesableenlatin)
Lasédimentationdonnedessablesmeubles,quisontconsolidésen grès lors de la
diagenèse.
1Ladiversitédessables
Les sables détritiques sont majoritairement constitués de grains de quartz (sables au
,senscourant) maisonappelleaussisablesdesrochesmeubles d’autresorigines(sables
calcaires).Ilspeuventinclureenplusdiverséléments(feldspaths,micas,or,coquilles…).
L’étude de la forme et de la taille des grains (granulométrie)précise les modalités de
transportetdesédimentation(voirlafiche«Originedesrochessédimentaires»)
2Ladiversitédesgrès
Constituésà 85% au moinsde grains de
sable, leur diversité reflète la diversité
desgrainsdusableinitial,ladiversitédes
ciments, et la présence éventuelle
d’éléments particuliers. Ils sont souvent
rugueux,et de couleurs très diversifiées,
surtoutenfonctiondesimpuretésdansle
ciment.
Feldspath
Fig2grèsarkosique(grainsde
quartzetdefeldspath)Voirlesgrains
inclusdansunciment.
2

agrèsàcimentsiliceux=> rochesili euseà
98%
Entièrement siliceuses, ce sont des roches
trèsdures(lesgrainsdequartzrayentle
verre),friablessilecimentestpeuabondant,
trèscohérentessilecimentestabondantousi
lesgrainsdequartzsonttrèsengrenés
recristallisation de la périphérie des grains
anslesquartzites).
c
(
d
Fig3grèsquartziqueouquartzite:une
rochetrèsdureetcohérente.(Photoissuedusite
Planet‐Terre)
Des grès à surfacegranuleuse
Desquartzitespluslisses à grainsengrenés
Fig4Desrochessiliceusescohérentes
bgrèsàcimentplusoumoinscalcaire
Lesgrainsdequartzsonttrèsdurs(ilsrayentleverre)etlarochefaiteffervescenceavec
l’acidechlorhydriqueHCl.
cdiversitédesélémentsparticuliers…
La nature des éléments secondaires en abondance conduit à qualifier les grèsde
dolomitiques, argileux, phosphatés, ferrugineux, gypseux, feldspathiques, micacés,
coquilliers…
3

C Lesrochesàélémentsfin <1/16mm:lesrochesargileuses
Ces roches très tendres (rayables à l’ongle) sont friables à l’étatsec;poreuses,elles
forment une pâte avec l’eau, «happent à la langue». Gorgées d’eau, elles forment des
couches imperméables, conditionnant les circulations ou accumulations de fluides
s
(eau,pétrole).
Elles sont composées principalement (35 à 70 %) de minéraux argileux (silicates en
feuillets ou phyllosilicates, voirlafiche«Minérauxdesroches sédimentaires»), et de
quartz,demicas,dedébrisdecoquilles…
de50%deminér (shale) Lesargilescontiennentplus
Fig1Argilefossilifère
(
PhotoissuedusitePlanet‐Terre
)
auxargileux.Ellessontlitées
Fig2Argileconsolidée(argilite)
(
Photoissuedu sitePlanet‐Terre
)
ounon(argilites).Lesmarnescontiennentdesminérauxargileuxetducalcaire.
llesfontdonceffervescence,happentàlalangue.E
NB:Il existe desrochesàlafoisvolcaniques et sédimentaires(pyroclastiques) oùdes
projectionsvolcaniquessontliéesdansunematriceouunciment.
Les roches biodétritiques ou bioclastiques, formées de débris de squelettes d’êtres
nts,en s viva généralcalcaire ,serontvuesdans lapartieII.
II Lesrochesd’originebiochimiqueou/etd’originephysico
chimique=nondétritiques
Ces roches ne proviennent pas d’éléments de roches préexistantes, mais d’une
 p liprécipitation à artir de la gnée des solutions, soit par saturation de la solution
(précipitationphysico‐chimique,influencéeparlatempérature,lapression,lasalinité:
songezaudépôtdutartredanslabouilloire,auxcristauxdeselaufondduverred’eau
salée qu’on laisse évaporer…), soit parextraction des solutés par les êtres vivants. On
subdivisecesrochesàlabasesuruncritèrechimique.
A Lesrochescarbonatées
Elles contiennent au moins 50% de carbonates, caractérisés par la présence de l’ion
carbonateCO3‐(avecl’ioncalciumCa2+,onalesdeuxm
2+
4
inérauxdecarbonatedecalcium:
lacalciteetl’aragonite;avecl’ionmagnésiumMg enplus,onaladolomite).Elles
représentent20%desrochessédimentaires.

Les calcairescontien entaumoins50%decalciteCaCO
3 (voirfiche«Minérauxdes
rochessédimentaires»).Ils font effervescence avec l’acide chlorhydrique HCl, et sont
rayésparl’acier.Ilscontiennentsouvent,enproportionsvariées,des squelettesetdes
coquilles d’êtres vivants. Leur origine est donc multiple: chimique et biochimique, et
n
leursaspectssonttrèsvariés.
Quelquesexemplesdecalcaires:
Ærichesenprécipitationd’originebiologique: calcaires construits (coralliens,
stromatolithes‐voirlafichedumêmenom),calcairesd’accumulation (calcaires
oquilliers,calcairesàForaminifères,craie)
90%)blanche,àgraintrèsfin,faisanteffervescenceà
c
Lacraieestunerochecalcaire(à
l’acide chlorhydrique. La craie est constituée par l’accumulation de coccolithes, pièces
calcaires de 5μm formées par des organismes unicellulaires photosynthétiques, les
Coccolithophoridés: ces plaques entourent la cellule de son vivant (en médaillon ci‐
dessous)puiss’accumulentaufonddelamerenunebouecalcaire progressivement
compactée.Lecimentestpeuabondant,cequirendcetterochefriable,tendre,poreuse,
traçante.EllecaractériselesdépôtscrétacésduBassinparisien.
Fig6Calcaireàgryphées(mollusquebivalve).
Lescoquillessontprisesdansunciment
calcaire(PhotoissuedusitePlanet‐Terre)
Fig3–Lacraie,unerocheforméepar
l’accumulationdecoccolithes(en
médaillon)(PhotoissuedusitePlanet‐Terre)
Fig8Stromatolithes:uneprécipitation
chimiquedecarbonatedecalciumprovoquéepar
laphotosynthèsedecyanobactéries
Fig7Uncalcairebiodétritiquepeu
consolidé:larocheestforméedefragments
decoquilles(falunsdeDouéla–Fontaine)
E
.Bonhoure
5