La classification des roches sédimentaires

publicité
La classification des roches sédimentaires
H. LES ROCHES Détritiques ou
SILICICLASTIQUES
(argiles, silts, sables, graviers)
Classification de base de Udden (1914)
et Wentworth (1922)
Echelle métrique (x2)
Mud
-->
Mudstone
Silt
-->
Siltstone
Sand
-->
Sandstone
Gravel
-->
Conglomerates
lithification
Echelle phi
4 mm = 22
1/4 mm = 2-2
1/2 mm = 2-1
1/16 mm = 2-4
1 mm = 20
value = -2
value = +2
value = +1
value = +4
value = 0
La classification des roches sédimentaires
H.1. Les graviers
Granules
Pebbles
Cobbles
Boulders
-> granules
-> graviers ou petits cailloux
-> petits blocs
-> gros blocs
Roches composées de > 30 % de particules de la taille des graviers (> 2 mm)
Conglomérats
conglomerates
Brèches
breccias
Clastes sont arrondis
Clastes sont anguleux
érodés et transportés
non transportés
brèche volcanique, tectonique, de collapse
par dissolution, d’impact (météoritique)
La classification des roches sédimentaires
Arrondi des galets
Pente de talus
Graviers de rivières
(5 km plus loing)
Prothero & Schwab
1996, Fig 5.3
La classification des roches sédimentaires
île d’Elbe, Italie
Affleurement de
granite riche en
tourmaline
Graviers de plage
Arrondi des graviers
lié à l’action des
vagues.
La classification des roches sédimentaires
H.1.1. Composition des graviers
Conglomérats contenant :
Graviers
+
Matrice =
(sable, silt, argile)
Monogénique: 1 seul type de claste
[monomict]
Oligogénique: 2-3 types de clastes
[oligomict]
Polygénique: beaucoup de clastes
différents [polymict]
Paraconglomérat ou diamictite
(si les clastes sont entourés de matrice)
Orthoconglomérat
(si les clastes se touchent)
Transport
de la charge de fond [bedload]
en suspension par un flux
turbulent ou par la glace
La classification des roches sédimentaires
Conglomérats extraformationnels
Conglomérats intraformationnels
paraconglomérats
et
orthoconglomérats
Clastes de sédiments déposés dans
le bassin et proches du lieu de
formation du conglomérat
Vallée du Hoyoux, Dévonien Inférieur
Clastes de mudstones dans un sable de
rivière.
Les clastes proviennent de l’effondrement
de la rive boueuse (conglomérat du Trias,
Australie)
Photo cours de Gibling
La classification des roches sédimentaires
Conglomérat,
(Torridonian)
Stoer
Group
Clastes très anguleux, quasi pas de
matrice, formés de gneiss, mal classé
de 1 à 30 cm.
Très faible transport.
Image provenant d’internet
Conglomérat ou brèche ?
La classification des roches sédimentaires
Nichols, Sedimentology and Stratigraphy, 2009
La classification des roches sédimentaires
H.1.2. Forme des graviers
La forme des clastes dépend de la
dureté de la roche et de l’orientation
des fractures.
1 axe plus court que
les 2 autres
calcaire, grès
3 axes de même
longueur
Plage du Lomer, Pléistocène, F. de Pénestin
R. métamorphiques
sens du courant
affouillement
La classification des roches sédimentaires
Imbrication (orientation préférentielle) de clastes ovoïdes
a, b = axes des clastes | p = parallèle | i = imbrication | t = perpendiculaire
Graviers transportés
en suspension: axe a
est parallèle au flux
Graviers transportés comme une
charge sur le fond (roulement ou
glissement):
axe
a
est
perpendiculaire au flux
Graviers
isolés,
pas
d’imbrication:
dropstones
(glace) ou transport par
gravités (débris flow)
La classification des roches sédimentaires
Arrondi des grains (visuel)
Grains plus allongés
Grains quasi-sphériques
La classification des roches sédimentaires
Classement des grains
La classification des roches sédimentaires
Textures de la surface des grains
Glacial striations
Dissolution
Plage (partie haute)
(arrondi par abrasion)
Zone de surf
(cassé et piqueté
par les chocs)
Prothero & Schwab, Fig. 5.18
La classification des roches sédimentaires
Dépôts de morraines, Glacier Angel, Edith Cavell Mountains, Rocky Mountains, Canada
La classification des roches sédimentaires
H.2. Les sables
Le grès
= roche siliciclastique majeure
= 20-25 % des roches sédimentaires
= composé d’un ensemble de minéraux détritiques
58 % quartz, 22 % feldspaths,
+
20 % de fragments lithiques (fragments de roches)
de matrice argileuse
de ciment
2.1 Les minéraux les plus communs issus de l’altération:
-
le quartz (très résistant, transporté sur de longues distances, 7 sur échelle de Mohs)
les feldspaths (moins résistants, communs seulement si transportés sur de petites
distances et si l’altération chimique est faible, les fpths K sont plus résistants que les
fpths Ca et Na)
les micas (biotite et muscovite, se retrouvent concentrés dans des lits, plats et fins ->
ils décantent)
les minéraux lourds (densité > 2.85 g/cm³ souvent entre 3 et 5 g/cm³) comme les
zircons, tourmaline, rutile, apatite, grenat, monazite, cassitérite, or, etc.) séparés en
utilisant une liqueur dense : environ 1%
les minéraux accessoires selon la source comme les oxydes de fer (magnétite)
La classification des roches sédimentaires
2.2 Les fragments lithiques:
- provenant de l’érosion de roches magmatiques, métamorphiques, sédimentaires ou
volcaniques à proximité d’arcs volcaniques ou de rifts volcaniques
- détermination -> pétrographie en lames minces
- souvent des clastes de calcaires ou de cherts
2.3 Les particules biogéniques
- souvent fragments de coquilles de mollusques ou de brachiopodes pour des grès
déposés en milieu marin à faible profondeur
- mais également: des os, des dents, du bois, des fragments de végétaux supérieurs …
2.4 Les minéraux authigènes
- comme les carbonates ou la glauconie
2.5 La matrice
- visible entre les grains, souvent -> matériaux de la taille des silts ou des argiles
- différente des ciments qui comblent la porosité pendant la diagenèse
-> nomenclature des grès
La classification des roches sédimentaires
Roches volcaniques
Chert (silice)
Roche ignée plutonique
Fragments lithiques
Roche métamorphique
Shale
Prothero & Schwab, Fig. 5.11
La classification des roches sédimentaires
Nichols, Sedimentology and Stratigraphy, 2009
Exples: pour indiquer une composition chimique spécifique
-> un grès micacé, calcaire ou ferrifère
mudstone
Te
x
tu
re
ou
%
de
m
at
ric
e
Ok pour le terrain mais analyse pétrographique est
indispensable et on utilise la
2.6 classification de Pettijohn et al. (1987)
Greywacke – vieux terme
La classification des roches sédimentaires
2.7 Pétrographie des grès
Quartz
- inerte chimiquement
- silicate le plus simple
- pas de clivage
- clair, couleur de biréfringence est grise
- grains mono (M) ou polycristallin (P)
- extinction ondulante seulement si issu de roches
métamorphiques
M
P
P
M avec ciment en
excroissance
Prothero & Schwab,
Fig. 5.8
P
Grains de quartz bien arrondis
Ciment de calcite
Cambrien, NW Scotland.
LH photo 3.5 mm, lumière polarisée
image venant d’internet
La classification des roches sédimentaires
Feldspaths
Autres silicates
- commun dans les roches ignées (granite)
et métamorphiques
- chimiquement instable
- clivage !!
- clair, couleur de biréfringence: dégradés
de gris
- grains flous ou floconneux par inclusions et
altération
- orthoclase ou microcline (possède des
bandes fines noires et blanches qui se
croisent perpendiculairement en nicols
croisés, “tartan twinning”).
- le plus courant -> hornblende (amphibole)
>> minéraux lourds
- et pyroxènes mais plus rares)
- Glauconite (forme authigénique en milieu
marin peu profond, couleur verte)
Micas
Oxydes et sulfures
- mica blanc (muscovite) et mica brun-noir
(biotite) -> phyllosilicates
- clivage !!
- souvent grains allongés, parallèles au plan
de stratification (parfois)
- grains noirs opaques
- bords bruns-rouges pour hématite
- bords jaunes-bruns pour limonite, goethite
- grains avec 4-8 côtés (bipyramides) pour
magnétite
- forme cubique pour pyrite
La classification des roches sédimentaires
Grès grossier à feldspaths, Torridon
Group (Torridonian)
Taille varaible des grains, certains sont
bien arrondis et d’autres plus anguleux.
Oxydes de fer en encroûtements sur
les grains et en remplissage.
LH image = 7 mm, lumière normale
Photo provenant d’internet
Grès grossier à feldspaths, Torridon
Group (Torridonian)
Grains
de
quartz,
feldspaths
potassiques
(tartan
twinning),
fragments lithiques (quartzites, gneiss)
LH image = 7 mm, lumière polarisée
Photo provenant d’internet
La classification des roches sédimentaires
Grès fin avec micas - grains de quartz et de feldpaths anguleux).
- cristaux allongés de micas sur les
plans des lits.
Précambrien, Raasay, Inner Hebrides, Ecosse. LH photo = 3.5 mm.
Image venant d’internet
La classification des roches sédimentaires
Greywacke (vieux terme)
- grains de quartz, de feldpsaths et fragments lithiques.
- taille de grains très variable, certains sont arrondis, d’autres pas.
LH photo = 5 mm. Image provenant d’internet
La classification des roches sédimentaires
Grès feldspathique grossier (arkose), Torridon Group (Torridonian)
Grès avec des alternances de couches fines et grossières.
Dans chaque couche, il y a un mélange de matériaux fins et
grossiers. La roche est mal classée globalement.
FAUX: Conglomérat fin de type granule en alternance avec des grès grossiers
La classification des roches sédimentaires
H.3. Les argiles et les silts (shales)
Mudrocks
= argile+silt (mud avant lithification)
= 46 % des roches sédimentaires
= essentiellement marin
= long transport par sédimentation
Prothero & Schwab, Fig. 6.1
- argile est dominant -> claystone
- silt est dominant
-> siltstone
Moyenne d’un shale
60 % minéraux argileux
20 % quartz
8 % feldspaths
7 % de carbonates
3 % oxydes et hydroxydes de fer
2 % divers
1 % Matière organique
+ riche en Al et – riche en Si
La classification des roches sédimentaires
On utilise le terme
à grains
- de shale pour une roche boueuse fissile
- de mudtsone pour une roche boueuse non fissile
- d’ardoise (ou slate) pour une roche métamorphique
fins qui se débite selon un ou plusieurs plans de clivage
La fissilité est le débitage en feuillets par l’alignement parallèle des minéraux
argileux et donc parallèlement au litage
Couleur des Shales
- essentiellement contrôlé par le processus d’oxydo-réduction
Forte teneur en Corg (> 0.5 %)
Gris à noir
Rapport élevé en Fe2+/Fe3+
Vert-gris
Rapport élevé en Fe3+/Fe2+
Rouge-mauve
Téléchargement