Roches sédimentaires (introduction générale)
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TP Pétrologie sédimentaire Introduction BOUR Ivan Laboratoire de géologie de Lyon Université Claude Bernard Lyon 1 Roches sédimentaires Roche exogènes qui représentent 5 % en volume de la croûte terrestre et en couvrent 75 % de la surface 2 grandes catégories LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES 3 grandes catégories selon leur mode de formation : roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques Classification des roches sédimentaires selon leur composition : - Roches silicoclastiques, Roches carbonatées, Evaporites, Roches volcanoclastiques ou pyroclastiques, Roches carbonées, Roches siliceuses, Roches manganésifères, Roches phosphatées,… Principaux objectifs de l’étude des roches sédimentaires : La reconstitution des paléoenvironnements et de la paléogéographie, Comprendre le mode et le contexte de dépôt, Information sur la tectonique et le climat. Clé détermination principalesfamilles famillesdes de roches Clˇ de dˇde termination desdes principales rochessédimentaires s ˇ dimentaires Avec grains Volcanoclastiques Silicoclastiques Sans grains Carbonates Carbonatˇ es Carbonates Carbonˇ es (et autres) Evaporites Fragments Fragments deminˇ minéraux de raux Fragments lithiques Fragments Fragments biogènes biog¸ nes Prˇ cipitˇ s Précipités chimiques chimiques (Quartz Mica Feldspath etc.) (Provenant de roches prˇ existantes) (Coquilles Tests Os etc.) (Carbonates Sulfates Chlorures etc.) D’après Nichols, 1999, simplifié LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques lithification Sédiment meuble Roche • bloc / gravier conglomérat ou brèche • sable grès • silt shale • argile argilite LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques • bloc / gravier conglomérat ou brèche • sable grès • silt shale • argile argilite LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques • bloc / gravier conglomérat ou brèche • sable grès • silt shale • argile argilite LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques • bloc / gravier conglomérat ou brèche • sable grès • silt shale • argile argilite LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques Les roches sédimentaires chimiques se forment par la lithification des précipités chimiques (organiques ou inorganiques). La plupart de ces roches ne contiennent qu'un minéral important: • sel gemme (halite, NaCl) • gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) • chert (minéraux de silice amorphes, SiO2) • phosphate (apatite, Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)) • […] LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques • sel gemme (halite, NaCl) • gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) • chert (minéraux de silice amorphes, SiO2) • phosphate (apatite, Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)) • […] LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques • sel gemme (halite, NaCl) • gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) • chert (minéraux de silice amorphes, SiO2) • phosphate (apatite, Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)) • […] LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques • sel gemme (halite, NaCl) • gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) • chert (minéraux de silice amorphes, SiO2) • phosphate (apatite, Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)) • […] LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques • sel gemme (halite, NaCl) • gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) • chert (minéraux de silice amorphes, SiO2) • phosphate (apatite, Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)) • […] LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques Les roches biogéniques résultent de la lithification de sédiments organiques ou de sédiments riches en matières organiques IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS Composition – texture - structure Composition : • Grains composants les plus grossiers (>20-30 µm) minéraux, fragments de minéraux, fragments lithiques, fragments organogènes (bioclastes), macro ou micro fossiles, grains enrobés, péloïdes. • Matrice fraction fines qui entoure les grains (<20-30 µm), • Porosité espace entre les grains non comblé, • Ciment cristaux remplissant la porosité postérieur à la formation de la roche. Important : Les grains se déposent en 1er, la cimentation est un processus post-dépôt. IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS grains; matrice; ciment; porosité Les différents constituants d'un calcaire ou d’une roche détritique en lame mince sont : - les GRAINS (=éléments figurés =corpuscules), - la MATRICE (=la boue qui s'est infiltrée entre les grains, pendant le dépôt), - le CIMENT (=la calcite ou l'aragonite qui précipite entre les grains après le dépôt) - et la POROSITE (qui peut être emplie d'eau, d'air, d'hydrocarbures). Dans le schéma cidessus, la porosité est représentée en bleu. IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS Composition – texture - structure Texture : • Proportion entre grains, matrice, ciment, porosité, • Grains (grain-supported) ou matrice (mud-supported) supportant la charpente de la roche, • Taille des grains granulométrie, • Forme des grains la taille et la forme peuvent donner une indication du type de transport, • Tri granulométrique des grains plus le tri est efficace, plus le transport a été long (Rque : pas toujours vrai on peut avoir des grains de différentes tailles mais avec le même poids), • Dureté des grains. IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS Composition – texture - structure Texture : • Proportion entre grains, matrice, ciment, porosité, • Grains (grain-supported) ou matrice (mud-supported) supportant la charpente de la roche, • Taille des grains granulométrie, • Forme des grains la taille et la forme peuvent donner une indication du type de transport, • Tri granulométrique des grains plus le tri est efficace, plus le transport a été long (Rque : pas toujours vrai on peut avoir des grains de différentes tailles mais avec le même poids), • Dureté des grains. IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS Composition – texture - structure Structure : Organisation des grains de la roches - variation de la taille des grains, lamination (plane-parallèle, onduleuse, … bioturbation : trace d’activité d’organisme, tapis microbiens Roches carbonatées CLASSIFICATION DES ROCHES CARBONATEES Notion de microfaciès sédimentaire Les roches carbonatées peuvent être classées en fonction de leur : - composition chimique ou minéralogique, - propriétés physiques comme leur porosité, - texture, matrice ou ciment et grains. CLASSIFICATION DE FOLK Allochems - les "allochems" (grains, corpuscules, éléments figurés) : * les intraclastes : sédiments remaniés; * les pellets : grains ovoïdes de micrite de taille inframillimétrique ; * les oolithes ; * les fossiles, bioclastes et grains squelettiques ; - la matrice (micrite) ; - le ciment (sparite). D’après Boulvain (http://www2.ulg.ac.be/geolsed) On considère que les constituants majeurs des calcaires sont : Orthochems CLASSIFICATION DE DUNHAM Mud-supported Grain-supported Constituants originaux non cimentés pendant la sédimentation Grains non jointifs Grains jointifs Grains jointifs et absence de micrite Grain-supported D’après Boulvain (http://www2.ulg.ac.be/geolsed) EXEMPLE packstone à brachiopodes wackestone à globigérines grainstone à ooïdes Clichés Boulvain (http://www2.ulg.ac.be/geolsed) mudstone (la boue calcaire ou matrice est seule présente) Roches détritiques (ou silicoclastiques) CLASSIFICATION DES ROCHES DETRITIQUES Taille des grains Classification d’Udden et Wentworth (mm) 10 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063 0,002 Roche non consolidée Roche cons olidée CAILLO UTIS ET BLO CS CON GLOMERAT GRA VIER MICROCON GLOMERAT Très gros sier Très gros sier Gross ier Moyen Fin S A B L E Gross ier Moyen Fin Très fin Très fin SILT SILTITE ARG ILE ARG ILITE Clas se RUD ITES G R E S AREN ITES LUTITES CLASSIFICATION DES ROCHES DETRITIQUES litharénite D’après Boulvain (http://www2.ulg.ac.be/geolsed) Classification de Pettijohn et al., 1987 : critères minéralogiques vs pourcentages de matrice Le petit triangle à droite suggère une classification des greywackes lithiques sur base de la nature des fragments rocheux CLASSIFICATION DES ROCHES DETRITIQUES Classification de Pettijohn et al., 1987 : critères minéralogiques vs pourcentages de matrice litharénite Le petit triangle à droite suggère une classification des greywackes lithiques sur base de la nature des fragments rocheux
