Reconnaissance-des-roches-sedimentaires_bm_1-a-4

(Bernard Pittet,
Serge Ferry)
But : reconnaissance des différentes grandes catégories de roches
sédimentaires ainsi que leur contexte de formation selon des
critères d’observations et à partir de classifications
Myriam Boussaha - Ivan Bour
2016-2017
CFA-UNICEM
Plan du cours
1. INTRODUCTION
2. MECANISMES DE FORMATION
3. CLASSIFICATION DES ROCHES
4. ROCHES DETRITIQUES TERRIGENES (ou SILICOCLASTIQUES)
5. ROCHES CARBONATEES
6. ROCHES EVAPORITIQUES
7. ROCHES SILICEUSES
8. ROCHES PHOSPHATEES
9. ROCHES CARBONEES
10.Autres: ROCHES FERRALLITIQUES ET FERRUGINEUSES
1. INTRODUCTION: Définitions et objectifs
• Sédimentologie:
- branche de la géologie étudiant la formation, le transport, le dépôt et la diagenèse
des matériaux qui s’accumulent dans les environnements continentaux ou marins.
- reconstruction de la dynamique externe de la Terre à partir des sédiments.
• Pétrographie sédimentaire:
- description des roches sédimentaires par une analyse de la composition chimique,
minéralogique et paléontologique des roches, et par leur texture et structure.
• Roches sédimentaires:
- Produits de l’altération chimique et mécanique de roches préexistantes ou
- Précipitation chimique biotique ou abiotique
• Buts => La sédimentologie s’intéresse alors aux conditions physico-chimiques,
biologiques qui influencent leur formation, leur dépôt, leur cimentation.
• Roches sédimentaires:
- Faible proportion des roches de la Terre mais
- Majeure partie des roches à la surface de la Terre
1. INTRODUCTION: Définitions et objectifs
• Faciès d’une roche sédimentaire :
Correspond à l’ensemble des caractéristiques d’une roche qui définissent un
environnement de dépôt.
• Cela comprend:
- chimie
- minéralogie
- contenu fossile (paléontologique)
- texture
- structure
Démarche
2. MECANISMES DE FORMATION
Plusieurs étapes sont nécessaires avant d’obtenir une roche sédimentaire:
L’origine de formation, le mode de transport, l’environnement dépôt et la diagenèse
sont les 4 critères à l’origine de la variabilité des roches sédimentaires.
2. MECANISMES DE FORMATION
L’origine de formation, le mode de transport, l’environnement dépôt et la diagenèse
sont les 4 critères à l’origine de la variabilité des roches sédimentaires.
2. MECANISMES DE FORMATION
L’origine de formation, le mode de transport, l’environnement dépôt et la diagenèse
sont les 4 critères à l’origine de la variabilité des roches sédimentaires.
2. MECANISMES DE FORMATION
L’origine de formation, le mode de transport, l’environnement dépôt et la diagenèse
sont les 4 critères à l’origine de la variabilité des roches sédimentaires.
2. MECANISMES DE FORMATION
L’origine de formation, le mode de transport, l’environnement dépôt et la diagenèse
sont les 4 critères à l’origine de la variabilité des roches sédimentaires.
2. MECANISMES DE FORMATION
Ex: Les Roches détritiques terrigènes
2. MECANISMES DE FORMATION
Ex : Roches résiduelles
2. MECANISMES DE FORMATION
Ex : Roches évaporitiques
2. MECANISMES DE FORMATION
Ex : Roches carbonées (charbons, hydrocarbures)
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
Quels sont les éléments de description des roches
sédimentaires ?
- Les Grains :
-
objets les plus grossiers dans les roches (qqs dizaines de microns à
plusieurs mètres)
- issus du détritisme : fragments de minéraux, fragments de roches
pré-existantes
ou
-produits par des organismes (micro- et macrofossiles, bioclastes)
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
- Les Grains :
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
- Les Grains :
- La Matrice :
- fraction fine de la roche (généralement < 30µm, mais dépend de
la taille des grains)
- entoure les grains
- Les Pores (roches meubles) :
- espace vide entre les grains et/ou dans la matrice
- Les Ciments (roches consolidées) :
- remplissent la porosité initiale (dans et autour des grains
et/ou dans la matrice)
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
- Les Grains :
- La Matrice :
- Les Pores (roches meubles) :
- Les Ciments (roches consolidées) :
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
- Les Grains :
- La Matrice :
- Les Pores (roches meubles) :
- Les Ciments (roches consolidées) :
- La Texture:
- taille et forme des grains
- tri des grains
- proportion grains – matrice – ciments/pores
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
- Les Grains :
- La Matrice :
- Les Pores (roches meubles) :
- Les Ciments (roches consolidées) :
- La Texture:
- La Structure :
- organisation spatiale des composantes
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
4 grands groupes :
- 1. Les roches détritiques terrigènes
- 2. Les roches chimiques (précipitations)
- 3. Les roches organogènes
- 4. Les roches résiduelles
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
1. Les roches détritiques terrigènes:
-
-
roches issus de l’érosion physique (mécanique) ou de l’altération chimique (transformation
minéralogique) de roches préexistantes (magmatiques, métamorphiques, sédimentaires),
continentales
les constituants subissent généralement un transport avant dépôt, puis sont généralement cimentées
quartz, feldspaths, minéraux argileux, fragments lithiques + bioclastes
2. Les roches chimiques (précipitations)
3. Les roches organogènes
4. Les roches résiduelles
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
1. Les roches détritiques terrigènes:
-
-
roches issus de l’érosion physique (mécanique) ou de l’altération chimique (transformation
minéralogique) de roches préexistantes (magmatiques, métamorphiques, sédimentaires),
continentales
les constituants subissent généralement un transport avant dépôt, puis sont généralement cimentées
quartz, feldspaths, minéraux argileux, fragments lithiques + bioclastes
2. Les roches chimiques (précipitations)
3. Les roches organogènes
4. Les roches résiduelles
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
1. Les roches détritiques terrigènes
2. Les roches chimiques (précipitations):
- roches issues de la précipitation de minéraux dans des solutions sursaturées par des processus chimiques
ou, souvent, biochimiques (transformation des conditions physico-chimiques des micromilieux par des
organismes microbiens)
Exemple : les roches évaporitiques
3. Les roches organogènes
4. Les roches résiduelles
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
1. Les roches détritiques terrigènes
2. Les roches chimiques (précipitations):
- roches issues de la précipitation de minéraux dans des solutions sursaturées par des processus chimiques
ou, souvent, biochimiques (transformation des conditions physico-chimiques des micromilieux par des
organismes microbiens)
Exemple : les roches évaporitiques
3. Les roches organogènes
4. Les roches résiduelles
Ex. de roche évaporitique:
Halite (NaCl) et Sylvite (KCl)
Ex. de grains d’origine «biochimique »:
Les oolites ( ou ooides)
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
1. Les roches détritiques terrigènes
2. Les roches chimiques (précipitations)
3. Les roches organogènes:
-
Issues de l’accumulation de restes squelettiques ou squelettes (tests) entiers
carbonatés ou siliceux d’organismes (ex: craie, radiolarite, diatomite).
Organismes récifaux (par ex., coraux, éponges, tapis microbiens, etc.)
4. Les roches résiduelles
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
1. Les roches détritiques terrigènes
2. Les roches chimiques (précipitations)
3. Les roches organogènes
4. Les roches résiduelles:
-
« Ce qui reste quand on a tout enlevé » (sous-entendu dissous)
Précipitation in-situ de composés insolubles
Oxydes, hydroxydes de fer (latérites) et ou d’aluminium (bauxite)
3. CLASSIFICATION DES ROCHES SEDIMENTAIRES:
3.1 Critères de classification
3.2 Classification selon leur Genèse
3.3 Classification selon leur composition
1. INTRODUCTION
2. MECANISMES DE FORMATION
3. CLASSIFICATION DES ROCHES
4. ROCHES SILICOCLASTIQUES
5. ROCHES CARBONATEES
6. ROCHES EVAPORITIQUES
7. ROCHES SILICEUSES
8. ROCHES PHOSPHATEES
9. ROCHES CARBONEES
10.Autres: ROCHES FERRALLITIQUES ET FERRUGINEUSES
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Ces sont des roches constituées de clastes (fragments) résultant de la désagrégation
mécanique des continents, de l’altération du relief. Les roches silicoclastiques sont des
roches détritiques terrigènes.
Leur description est basée sur :
•
•
•
•
la taille des grains, la granulométrie ;
la morphologie des grains (forme…) ;
la nature des constituants ;
la maturité de la roche.
bon tri
tri intermédiaire
mauvais tri
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Granulométrie
Il existe trois grandes familles de roches détritiques :
- les rudites : taille des éléments majoritaires est > 2mm (+50%) ;
- les arénites : 62.5µm < tailles des éléments majoritaires (+50%) < 2mm ;
les pélites ou lutites : tailles des éléments majoritaires (+50%) < 62.5µm.
Même méthode
d’étude
Version simplifiée
Source LaSalle
Classification granulométrique simplifiée des
sédiments et des roches détritiques
Abaque de
détermination de la
taille des particules
composant un grès
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Granulométrie
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Granulométrie
Indice de classement
Bien classé
= bon tri granulométrique
Mal classé
= mauvais tri granulométrique
In Stow, 2006
Classification granulométrique simplifiée des sédiments et des roches détritiques
• Différence entre sédiment et roche indurée.
• Utilisation d’abaques.
• Tamis, lame mince.
Indice de classement (ex : courbe x=taille y=proportion)
• Homométrique : globalement de même taille.
• Hétérométrique : « mauvais classement ».
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Granulométrie
Indice de classement
Bien classé
= bon tri granulométrique
DEPOT ISOGRANULAIRE
EXPOSITION PROLONGEE A UN
AGENT DE TRANSPORT
Mal classé
= mauvais tri granulométrique
DEPOT HETEROGRANULAIRE
EXPOSITION COURTE A UN AGENT DE
TRANSPORT
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Morphologie des particules
•
•
La forme (plate, cubique, baguette).
La morphométrie consiste à mesurer deux choses :
• la sphéricité (usure du grain)
• qui est couplée à l’émoussé (l’arrondi).
Cette caractéristique traduit généralement l’usure des particules au cours du transport. Des
particules anguleuses attestent de courtes distances de transport et des grains émoussés (ronds) de
longue distance. Il traduit aussi la nature du milieu de transport sur de courtes distances à savoir :
o milieu avec faible énergie : anguleux ;
o milieu avec forte énergie : émoussé.
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Morphologie des particules
• L’état de surface : mat ou luisant, traces de chocs, patines diverses.
• La morphoscopie est l’examen de l’aspect des grains et de la forme. Elle permet de
rechercher la nature de l’agent de transport.
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Morphologie des particules
Il y a 3 catégories :
1. grains émoussés et mats (polis, arrondis, chocs) correspondent à des sables éoliens ;
2. grains émoussés et luisants (polis, arrêtes arrondis) correspondent à des sables
marins ou fluviatiles, dépôts loin des sources ;
3. non usés, mats ou luisants (anguleux, aucune trace de polissage) correspondent à des
sables fluviatiles ou glaciaires, proches des sources.
A: sable quartzeux éolien dont les grains
ont un aspect "rond-mat« .
B: sable marin, également quartzeux,
dont les grains ont un aspect "émousséluisant".
Ces différences reflètent la nature
différente de l'agent de transport.
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Morphologie des particules
Morphoscopie (usure des éléments figurés):
Court
- grains très anguleux (non usés)
- grains subanguleux (usés)
- grains très émoussés/arrondis (très usés)
Distance
de transport
Long
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Le mode d’arrangement des éléments constitutifs de la roche
On parle de fabrique de la roche. Il y a
deux catégories :
• Fabrique Matrice Support : éléments
ne se touchent pas ;
• Fabrique Grain Support : éléments
se touchent.
Deux autres catégories sont aussi à
définir :
• Fabrique isotrope : pas de
disposition spéciale des éléments de
la roche ;
• Fabrique anisotrope : disposition
spéciale des éléments de la roche :
alignés, granoclassement, …).
1- Mode d’empilement et contact
2- Fabrique
3- Stratification
4- Granoclassement
Graham, 1988
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
La nature des constituants
Les constituants sont de diverses natures et peuvent donner des indications sur les
sources de sédiments.
On distingue les éléments figurés :
•
•
•
•
d’origine terrigène sensu-stricto ;
d’origine bioclastique (débris de coquilles) ;
matière organique (débris de bois, plantes..) ;
nodules (concrétions).
Minéraux :
- Quartz
- Feldspaths
- Micas
- Minéraux argileux
- Minéraux lourds
Fragments lithiques :
- Extraclastes
- Intraclastes
avec un fond mono ou polylithique
Liants :
- Matrice
- Ciment
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
La nature des constituants
Les minéraux
Limite de rareté
- Quartz, Zircon, Tourmaline
- Muscovite (Micas blancs)
- Microcline
- Orthose
- Plagioclases
- Amphiboles (Hornblende)
- Biotite (Micas noirs)
- Pyroxènes
- Olivine
Très résistant
Très vulnérable
Echelle de dureté de 10 minéraux à la
destruction mécanique de leur structure
(Echelle de Mohs).
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Origines des
minéraux
constitutif des
roches terrigènes
sensu-stricto
Ex : le granite
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Classification
Classification des roches détritiques silicatées de la classe granulométrique des sables (Arénites)
En premier lieu, trois pôles en fonction de
la nature des particules qui constituent la
roche sédimentaire :
• les feldspaths : arkose ;
• les quartz : quartzarénite ;
• les débris lithiques : litharénite.
Deuxième paramètre prit en compte, la
proportion de la matrice argileuse :
• -15% d’argiles : grès ou arénites ;
• +15% d’argiles : grauwackes (tri
granulométrique moins bon) et
découpage à l’intérieur en fonction des
pôles cités précédemment ;
• +75% d’argiles : mudstones.
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Classification
Classification des roches détritiques silicatées de la classe granulométrique des sables (Arénites)
Grauwackes =
+ de 15% d’argile
Arénites =
- de 15% d’argile
arkose
lithique
arkose
litharénite
Classification de Pettijohn et al., 1987 : critères minéralogiques vs pourcentages de matrice
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Caractéristiques des sédiments et r. sédimentaires terrigène (d’après Lévèque, 1981)
Etude
Mécanique
des sols
Cohésion
Non cohérentes
Cohérentes
Mécanique
des roches
Cimentées
Matériau
Composants et formes
Caractéristiques
Eboulis
Eléments anguleux
Peu de transport
Conglomérats, Blocs,
Graviers
Blocs arrondis
Transport sur de grandes
distances
Sables
Usures diverses
Transport hydraulique ou
aérienne
Silts
Grains fins
Matrice variable
Loess
Grains très fins
Voie aérienne
Argiles
7 à 8 Minéraux
Plastiques
Brèches
Eléments anguleux
Ciment argilo-calcaire et
gréseux
Grès
Grains de quartz cimentés
Détritiques
Argilites, shales,
siltstones
Minéraux argileux et
quartz
Argiles prépondérantes,
surtout Illite et chlorite
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Intérêts économiques
 exploitation de matériaux sédimentaires
détritiques non consolidés selon 3 origines
différentes :
• les matériaux détritiques anciens
(sables pliocènes), voire plus récents
(arènes granitiques) ;
• les matériaux alluvionnaires des rivières
ou fleuves ;
• les matériaux sableux des plages et
dunes littorales.
Leur finalité :
 La production de granulats (ensemble
de grains minéraux ou de petits morceaux
de roches de dimensions comprises entre 0
et 125 mm) destinés à réaliser des
ouvrages de travaux publics, de génie civil
et de bâtiment.
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
TP : LES RUDITES
ROCHES
ILLUSTRATIONS - EXEMPLES
ORIGINE
GISEMENT
Patine : Orangé.
Couleur : Orangé et tacheté de fragments clairs et foncés.
Cassure : Eclat mat et cassure irrégulière.
Cohésion : Les grains ne se détachent pas mais contournent les
grains.
Les brèches
Structure d’ensemble : Massif
Texture: Taille max : 30 mm, Taille min : 2 mm, Taille moyenne : 12 mm Classement des
grains : hétérométrique, Matrice support, isotrope
Erosion de roches
préexistantes
Associés aux
phénomènes
orogéniques
Dépôts de pente,
continentaux ou
marins, éboulis
consolidés, mal classée
et mal stratifiés
Transport réduit
Constituants de la roche: Débris anguleux de schistes 20%, débris anguleux de calcaires 40%,
Ciment calcaire coloré par les oxydes de fer 40%.
BRECHE POLYGENETIQUE A CIMENT CALCAIRE
Patine : ……..
Couleur : ……….
Erosion de roches
préexistantes
Cassure : ………….
Les poudingues
Cohésion : ………….
Structure d’ensemble : …………
Texture: …………..
Constituants de la roche: ……………
POUDINGUE MONOGENETIQUE (SILEX) A CIMENT DE GRES QUARTZEUX
Associés aux
phénomènes
orogéniques
Transport long,
fluviatile ou marin
Formation détritique
puissante dans des
contextes orogénique
(molasse) et à la base
de formations
transgressives
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
TP : LES ARENITES
ROCHES
ILLUSTRATIONS - EXEMPLES
ORIGINE
GISEMENT
Patine : ……..
Couleur : ……….
Cassure : ………….
Cohésion : ………….
Grès arkosique
Structure d’ensemble : …………
Erosion de massifs
cristallins
Texture: …………..
Constituants de la roche: ……………
GRES ARKOSIQUE LITE
Patine : ……..
Couleur : ……….
Cassure : ………….
Grès coquillier
Cohésion : ………….
Structure d’ensemble : …………
Texture: …………..
Constituants de la roche: ……………
GRES COQUILLIER A COQUILLES DE GASTEROPODES
Associés aux
phénomènes
orogéniques (syn et
postsédimentaire)
Grès d’origine
marine
Grès rouges du Trais
(Vosges)
Grès oligocènes de
Fontainebleau
Grès éocène alpin
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Roche 1 :………………….
Patine/Couleur
Cassure
Cohésion
Structure
Texture :
-taille
-fabrique
Constutiants
NOM
Roche 2 :………………….
Roche 3 :………………….
Roche 4 :………………….
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Brèche : conglomérat à éléments anguleux
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Poudingue : conglomérat à éléments émoussés, tri mauvais
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
tri
très
bon
tri
très
mauvais
tri
bon
tri
mauvais
tri
bon
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
La distribution de la taille des grains est
fortement contrôlée par le mécanisme de transport
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Rivières tressées
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Rivière méandriforme
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Rivière anastomosé
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Les Lacs
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Les Lacs
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Les Deltas et Estuaires
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Les Deltas et Estuaires
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Les Deltas et Estuaires
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Les Deltas et Estuaires
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Les Shelf (Rampe)
4. LES ROCHES SILICOCLASTIQUES
Environnement de dépôt:
• Environnements fluviatiles
Les Talus et Bassin
5. LES ROCHES CARBONATEES
5. LES ROCHES CARBONATEES
Introduction
• Représentent 15% des roches sédimentaires, elles sont très bien représentées à
l’affleurement car elles sont résistantes.
• Apparition récente à la surface du globe, à partir du Phanérozoïque, période qui
voit l'émergence d'un grand nombre de formes biologiques.
• Le processus biologique est important dans la formation des roches carbonatées.
Les stromatolithes sont les seules roches carbonatées au Protérozoïque.
Stromatolithes actuel
Ottawa, Stromatolithes
fossiles vue de dessus
Australie, Stromatolithes fossiles en coupe
5. LES ROCHES CARBONATEES
Minéralogie
 CaCO3 : Calcite
- rhomboédrique
- formes variées (+100) mais toujours clivage
parfait en rhomboèdres, macles fréquentes.
- transparente et limpide si pure, elle est jaune
miel, brune, ou blanc laiteux en général
- dureté 3, effervescence à HCl
- cimente ou constitue les roches sédimentaires
Poirot, 2000
 CaCO3 : Aragonite
- orthorhombique
- macles fréquentes.
- transparente et translucide, inncolore, gris, jaunâtre …
- dureté 3, effervescence à HCl
5. LES ROCHES CARBONATEES
Minéralogie
 CaMg(CO3)2 : Dolomite
- rhomboédrique
- prismes nets, clivage parfait, macles rares.
- éclat vitreux, blanc, jaune, brunâtre
- pas d’effervescence à HCl
- fréquente dans diverses roches
sédimentaires (dolomies, calcaires…)
Largeur éch. : 6x4.5x3 cm
5. LES ROCHES CARBONATEES
Formation des carbonates
Origine physico-chimique
Le calcaire (CaCO3) précipite lorsque la teneur en CO2 diminue.
Le calcaire (CaCO3) est dissout lorsque la teneur en CO2 augmente.
Origine biologique
De nombreux groupes d’animaux et végétaux métabolisent le calcaire : l’organisme
le prélève dans le milieu pour fabriquer son squelette ou sa coquille.
Origine biologique induite
L’activité d’organismes vivants provoque indirectement le dépôt de carbonates.
Par exemple : la photosynthèse.
5. LES ROCHES CARBONATEES
Formation des carbonates
CO2 + H2O ↔ H2CO3
Solubilisation du CO2
H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
Équilibre des carbonates
Ca2+ + 2 HCO3- ↔ CaCO3 + H2O + CO2
• Influence des paramètres
physico-chimique:
- T°
- P°
- CO2/pH
- Photosynthèse
• Rôle important dans le
cycle du Carbone => Climat
5. LES ROCHES CARBONATEES
Formation des carbonates
La profondeur de compensation de la calcite (CCD) est la profondeur à laquelle la
calcite est entièrement dissoute.
Pierre-André Bourque, Univ. Laval
Ce niveau est contrôlé par la température de l'eau. Il se situe
à des profondeurs variables selon la latitude et la nature de
la circulation océanique; aux tropiques, il se situe autour de
~6000 mètres de profondeur.
5. LES ROCHES CARBONATEES
Formation des carbonates
La calcimètrie mesure la teneur en carbonate de calcium d’une roche sédimentaire.
CaCO3 + HCl = CO2 + H2O + CaCl2
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les composantes principales
• GRAINS:
- Non biogéniques:
- Enrobées: oolites (ou ooïdes)/ Oncolites (ou oncoïdes)/
Pisolites (ou pisoïdes)/ Rhodolites (ou rhodoïdes)
- Non-enrobés: galets mous (micrite roulés)/ Peloïdes/
intraclastes/ grapestones
- Biogéniques:
- Microfossiles
- Macrofosiles
- Bioclastes
• MATRICE = MICRITE = boue carbonatée (microcristaux et micrograins < 30µm)
- Micritisation puis désagrégation de grains biogéniques ou non
- Désagrégation d’algues vertes calcifiantes
- Bioérosion de grains (bivalves, éponges, poissons)
- Whitings
• CIMENTS = Calcite/Aragonite/Dolomite
La cimentation peut être extrêmement rapide pour les roches carbonatées
(quelques années à 10aines d’années)
5. LES ROCHES CARBONATEES
OOLITES (OOIDES)
Oolites radiaires
Oolites tangentielles
Oolites :
- lamines concentriques, continues autour d’un
nucléus
-formées par des cristaux disposés de manière
radiaire, tangentielle ou aléatoire
- taille 0.25 - 1 à 2 mm
5. LES ROCHES CARBONATEES
ONCOLITES (ONCOIDES)
Oncolites:
- tapis microbiens roulés
- piégeage de boue micritique
et/ou précipitation de µcristaux
- taille < 0.5mm à 10aine de cm
5. LES ROCHES CARBONATEES
PISOLITES (PISOIDES)
Pisolites:
- lamines irrégulières
- ± continues
- formées de cristaux
- parfois lamines communes
à plusieurs pisolites
- taille 0.5 - 3-5 mm
- environnements vadoses
RHODOLITES (RHODOIDES)
Rhodolites:
- colonies roulées d’algues rouges
- taille : qqs mm à 10aine de cm
5. LES ROCHES CARBONATEES
GALETS MOUS
PELOIDES
Peloïdes :
- forme ovoïde
- grain micritique
- taille, en général, entre 100 et 500 µm
5. LES ROCHES CARBONATEES
INTRACLASTES
GRAPESTONES
Intraclastes:
Généralement bioclastes, oncoïdes ou débris récifaux
presque totalement micritisés et arrondis
Grapestones:
Aggrégats de grains
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les composantes principales
• GRAINS:
- Non biogéniques:
- Enrobées: oolites (ou ooïdes)/ Oncolites (ou oncoïdes)/
Pisolites (ou pisoïdes)/ Rhodolites (ou rhodoïdes)
- Non-enrobés: galets mous (micrite roulés)/ Peloïdes/
intraclastes/ grapestones
- Biogéniques:
- Microfossiles
- Macrofosiles
- Bioclastes
• MATRICE = MICRITE = boue carbonatée (microcristaux et micrograins < 30µm)
- Micritisation puis désagrégation de grains biogéniques ou non
- Désagrégation d’algues vertes calcifiantes
- Bioérosion de grains (bivalves, éponges, poissons)
- Whitings
• CIMENTS = Calcite/Aragonite/Dolomite
La cimentation peut être extrêmement rapide pour les roches carbonatées
(quelques années à 10aines d’années)
5. LES ROCHES CARBONATEES
Microfossiles/Macrofossiles
Bioclastes
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les composantes principales
• GRAINS:
- Non biogéniques:
- Enrobées: oolites (ou ooïdes)/ Oncolites (ou oncoïdes)/
Pisolites (ou pisoïdes)/ Rhodolites (ou rhodoïdes)
- Non-enrobés: galets mous (micrite roulés)/ Peloïdes/
intraclastes/ grapestones
- Biogéniques:
- Microfossiles
- Macrofosiles
- Bioclastes
• MATRICE = MICRITE = boue carbonatée (microcristaux et micrograins < 30µm)
- Micritisation puis désagrégation de grains biogéniques ou non
- Désagrégation d’algues vertes calcifiantes
- Bioérosion de grains (bivalves, éponges, poissons)
- Whitings
• CIMENTS = Calcite/Aragonite/Dolomite
La cimentation peut être extrêmement rapide pour les roches carbonatées
(quelques années à 10aines d’années)
5. LES ROCHES CARBONATEES
Algues vertes calcifiantes
Whitings : précipitation bio-induite de microcristaux d’aragonite ou
calcite magnésienne par transformation du micromilieu par des
cyanobactéries, algues vertes unicellulaires, etc…
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les composantes principales
• GRAINS:
- Non biogéniques:
- Enrobées: oolites (ou ooïdes)/ Oncolites (ou oncoïdes)/
Pisolites (ou pisoïdes)/ Rhodolites (ou rhodoïdes)
- Non-enrobés: galets mous (micrite roulés)/ Peloïdes/
intraclastes/ grapestones
- Biogéniques:
- Microfossiles
- Macrofosiles
- Bioclastes
• MATRICE = MICRITE = boue carbonatée (microcristaux et micrograins < 30µm)
- Micritisation puis désagrégation de grains biogéniques ou non
- Désagrégation d’algues vertes calcifiantes
- Bioérosion de grains (bivalves, éponges, poissons)
- Whitings
• CIMENTS = Calcite/Aragonite/Dolomite
La cimentation peut être extrêmement rapide pour les roches carbonatées
(quelques années à 10aines d’années)
5. LES ROCHES CARBONATEES
Ciment
Matrice
Classification de Folk (1959):
GRAINS
Description qualitative,
Prend en compte la nature des grains,
Et le type de liant :
sparite (ciment) ou micrite (matrice)
5. LES ROCHES CARBONATEES
Classification de Dunham (1962):
Description texturale et quantitative,
Prend en compte la proportion des grains (allochems) et le type de liant
sparite (ciment) ou micrite (matrice)
5. LES ROCHES CARBONATEES
Classification de Embry and Klovan
(1972):
Utiliser pour les boundstones et les
sédiments périrécifaux
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
Classification
de DUNHAM
Basé sur la texture de la
roche (rapport Eléments
figurés/phase de liaison).
3 critères :
•
Présence ou absence
de matrice
•
Proportion des grains
•
(éléments figurés)
Disposition jointive ou
non jointive (flottante)
des grains
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
Classification d’Embry and Klovan:
Elle correspond à des carbonates remobilisés par des glissements gravitaires ou des courants
Les éléments ont souvent une taille importante, > 2mm.
► Floatstone :
Beaucoup de matrice micritique, éléments non jointifs (Wackestone avec des éléments de
grande taille remaniés).
► Rudstone :
Peu de matrice micritique, éléments jointifs (Grainstone avec des éléments de grande taille
remaniés).
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
Boundstone
Constituants cimentés pendant la
sédimentation
Calcaire bioconstruit
Roche formée
par les
Sclératinières
(coraux)
Encroutement,
Colonisation
en hauteur
Édifice formé par
l’accumulation
d’organismes
5. LES ROCHES CARBONATEES
Les éléments carbonatés
Comment sont reliés les grains :
Matrice (= micrite) :
- microcristaux de calcite < à 4 µm,
- opaque ± colorée selon la quantité d’oxydes ou sulfure,
- se dépose en même temps que les grains,
- significatif d’un milieu calme (décantation des
particules fines possible)
 2 possibilités
Ciment (= sparite) :
- caractérisé par une mosaïques de cristaux de calcite,
- cristaux généralement limpides et transparents,
- espace poreux entre les grains comblés par la sparite
pendant la diagénèse (post-dépôt),
- significatif d’une important hydrodynamisme
5. LES ROCHES CARBONATEES
CLASSIFICATION DE DUNHAM
basée essentiellement sur la texture de la roche
et sur le type de liaison entre les grains.
Interprétation en termes d'environnement de dépôt
e
E
- Énérgie +
E
Oolithes
e
E
5. LES ROCHES CARBONATEES
… et la nature des grains ?
Nature des éléments figurés
Roches carbonatées
• Les bioclastes : restes de squelettes, tests et coquilles calcaire
Mollusques (Lamellibranche et Gastéropodes)
Echinides (Oursin, astéries, encrines, …)
Foraminifères (Milioles, Alvéolines, Nummulites, …)
Algues
Coraux (polypiers, …)
Bryozoaires
Extraclastes : clastes terrigènes (origine extérieure
• Les éléments détritiques :
au bassin)
Intraclastes: fragments carbonatés contemporain
du sédiment (érosion et redéposition
sur place, origine interne au bassin)
• Les Pellets : agrégats ovoïdes de nature micritique (homogène). Origine multiple,
entre autre pelotes fécales d'organismes.
• Les Oolithes : précipitation concentrique autour d'un nucleus
5. LES ROCHES CARBONATEES
CLASSIFICATION DE FOLK
Nomination des r. carbonatées par identification des grains et du liant
On considère que les constituants
majeurs des calcaires sont :
• les "allochems" (grains, corpuscules,
éléments figurés) :
o les
intraclastes
:
sédiments
remaniés;
o les pellets : grains ovoïdes de
micrite de taille inframillimétrique ;
o les oolithes ;
o les fossiles, bioclastes et grains
squelettiques ;
• la matrice (micrite) ;
• le ciment (sparite).
5. LES ROCHES CARBONATEES
CLASSIFICATION DE FOLK
Nomination des r. carbonatées par identification des grains et du liant
On considère que les constituants
majeurs des calcaires sont :
• les "allochems" (grains, corpuscules,
éléments figurés) :
o les
intraclastes
:
sédiments
remaniés;
o les pellets : grains ovoïdes de
micrite de taille inframillimétrique ;
o les oolithes ;
o les fossiles, bioclastes et grains
squelettiques ;
• la matrice (micrite) ;
• le ciment (sparite).
5. LES ROCHES CARBONATEES
Intérêts économiques
Les calcaires :
• Matériaux de construction,
• Importances des lieux d’extraction comme lieux de patrimoine et risque potentiel,
• Utilisé pour la fabrication de chaux,
• Fabrication de ciment : calcaire + argile (ou marne) + chaleur. Les ciments sont des
silicates d’alumine calciques complexes,
• Calcaire ornementaux : marbre.
Les dolomies :
• Utilisées comme pigment, peinture,
• Comme engrais horticole.
Ces roches constituent :
• Réservoir d’hydrocarbure (pétrole),
• Réservoir de sulfures,
• Matériaux de construction.
5. LES ROCHES CARBONATEES
TD