TP-Geodynamique externe

UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH
FACULTE POLYDISCIPLINAIRE DE TAZA
DEPARTEMENT B-C-G
FILIERE STU
MODULE : GEODYNAMIQUE EXTERNE
Semestre S2
Filières SVI / STU
Polycopié de Travaux pratiques
Reconnaissance et détermination macroscopique des
roches sédimentaires
Pr. Hassan TABYAOUI
Polycopier de Travaux pratiques – Géodynamique Externe – S2- SVI / STU – Pr. H. Tabyaoui.
1. Quelques définitions :
Un sédiment est un ensemble de particules en suspension dans l'eau, l'atmosphère ou la glace et qui a fini par se déposer sous
l'effet de la gravité, souvent en couches ou strates successives. Un sédiment est caractérisé par sa nature (composition
physicochimique), son origine, sa granulométrie, les espèces qu’il contient.
La consolidation des sédiments est à l'origine de la formation des couches sédimentaires rocheuses
Les roches sont des matériaux naturels généralement solides et formés, essentiellement ou en totalité, par un assemblage de
minéraux, comportant parfois des fossiles
La roche présente une grande diversité d'aspects décrits comme suit :
 souvent dure et cohérente : marbre, granite, caillou, galet… ;
 friable ou inconsistante : la craie et le talc pressés sous les doigts ;
 plastique : l'argile humidifiée ;
 meuble : exemple le sable qui coule dans le sablier ;
 perméable (le calcaire) ou imperméable (l'argile).
La Matrice : est une fraction fines qui entoure les grains (<20-30 µm),
La Porosité : est un espace entre les grains non comblé,
Le Ciment est un ensemble de cristaux remplissant la porosité postérieur à la formation de la roche. Important : Les grains se
déposent en premier. La cimentation est un processus post-dépôt.
La Couche ou strate géologique correspond à un ensemble sédimentaire plus ou moins homogène compris entre deux surfaces
approximativement parallèles. Ces surfaces correspondent à des discontinuités, de rapides variations pétrographiques (faciès)
permettant de définir un ensemble des terrains voisins
Classification des roches :
On distingue les roches sédimentaires, les roches magmatiques (on dit aussi roches ignées, cristallines ou endogènes), et les
roches métamorphiques.
Les roches sédimentaires
Les roches sédimentaires proviennent de l'accumulation de sédiments qui se déposent en couches, appelées strates. Ce sont
des roches exogènes, c'est-à-dire qui se forment à la surface de l'écorce terrestre.
Le cycle
sédimentaire
Il est possible de classer les roches sédimentaires en trois grandes classes génétiques (3 sources de sédiments).
les roches détritiques terrigènes : par érosion des roches en place
les roches biogéniques ou organiques: sont le produit d'une activité biologique ou organique.
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les roches d'origine chimique résultent de la précipitation (purement physico-chimique) de minéraux dans un
milieu sursaturé.
2- Les roches détritiques terrigènes
-
2-1- Classification granulométrique des roches détritiques terrigènes
Pour le géologue :
Je vois les grains à l’œil nu.
La roche est granuleuse au
touché
La roche est douce au
touché. Je ne vois pas de
grain
Classification granulométrique des sédiments détritiques terrigènes d’Udden et Wentworth.
2-1-A- Les sédiments consolidés
A-1- Les conglomérats :
Les conglomérats sont des roches détritiques consolidées constituées de fragments unis par un ciment naturel.
Lorsque les fragments sont anguleux, il s'agit d'une brèche,
Lorsqu’ils sont arrondis (galets), d'un poudingue.
Lorsque les éléments anguleux et arrondis coexistent, il s'agit d'une tillites
Conglomérat
Conglomérat monogénique siliceux : le Poudingue
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Brèche siliceuse
Tillites
Conglomérats :
En fonction de la diversité lithologique, on distingue :
les conglomérats polygéniques : les éléments sont de nature variée (cas le plus fréquent)
les conglomérats monogéniques : les éléments sont de même nature
En fonction de la proportion du liant, on distingue :
L’ortho-conglomérat : Moins de 15% de matrice, structure jointive (« clastes portés »)
La Para-conglomérat : Plus de 15% de matrice, structure empâtée (« matrice porté »)
Pour décrire les conglomérats:
la dimension des constituants
la diversité lithologique des galets
la provenance locale ou lointaine des galets (l’arrondi des clastes)
la nature du liant
la proportion du liant
A-2- Le grès
C'est une roche détritique, issue de l’agrégation et la cimentation (ou diagenèse) de grains de sable.
Si les grains sont carbonatés : On parle plutôt d'arénite.
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L’érosion du grès peut donner lieu à des modelés pittoresques (Antelope Canyon, Arizona).
Classification des grès
Pour combiner la composition minéralogique des grès avec la teneur en matrice fine, Dott a choisi de diviser les grès en trois
grandes familles:
Les Arénites (de 0 à 15% de matrice)
Les Wackes (entre 15 et 75% de matrice)
Les Mudrocks (plus de 75% de matrice)
A-3- Les argilites :
L’argilite est une forme de roche sédimentaire argileuse indurée à grain fin et très peu perméable.
Alternance d’argilite et de grès.
Description d’une roche en général
- Dureté (forte, moyenne, faible)
- Couleur (en cassure et couleur de la patine – altération)
- Cimentation (quartz, calcite etc. teste à l’HCL à froid)
- Type d’altération (L’oxydation, désintégration, fracture)
- Structure sédimentaire (rides, laminations, granoclassement)
- L’orientation des grains (La fabrique ou organisation tridimensionnelle des éléments: les éléments de
certains conglomérats possèdent une orientation d'ensemble spécifique: on l'appelle "imbrication »)
L’arrondi des grains
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Les Structures sédimentaires (rides, laminations, granoclassement)
Rides
Convolutes
Lamination,
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-
La dureté : Echelle de dureté de Mohs
Environnements de dépôts caractéristiques
Questions Pratiques :
- Dessiner la roche et la légender, mettez l’échelle,
- Expliquer la structure et l’organisation des grains de la roche : variation de la taille des grains, lamination
(plan parallèle, onduleuse, autre)
- Donner la classe de la roche en fonction de la granulométrie (Rudites, Arenites, Lutites).
- Décrivez l’arrondi des constituants : le degré d'arrondi, bien arrondi, angulaire
- Décrivez la dureté, la couleur, le touché et autres paramètres définis ci-dessus
- Décrivez la lithologie (conglomérat monogèniques ou polygèniques, arénite quartzique, arkose, arénite
lithique, mudstone)
- Donner le nom de la roche
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3-1—B- Les sédiments non consolidés
B-1- les graviers :
Il s’agit de fragments de roche minérale dont le diamètre varie entre 0,2 et 7,5 cm
B-2- les sables
Le sable est un matériau granulaire constitué de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la
dimension est comprise entre 0,063 mm (silt) et 2 mm.
Une particule individuelle est appelée grain de sable. Les sables sont identifiés grâce à la granulométrie (la grosseur des
grains). Le sable se caractérise par sa capacité à s'écouler. Plus les grains sont ronds, plus le sable s'écoule facilement.
B-3- les limons
En géologie et en pédologie, un limon est une formation sédimentaire dont les
grains sont des silts, grains de taille intermédiaire entre les argiles et les sables
(c'est-à-dire entre 2 et 63 micromètres).
B-4- les argiles
L'argile correspond à l’ensemble des minéraux présentant une taille inférieure
à 2 µm dans une roche.
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Questions Pratiques :
- Décrivez la texture, la couleur, le touché et autres paramètres définis ci-dessus
- Donner la classe de la roche en fonction de la classification d’Udden et Wentworth : (Rudites, Arenites,
Lutites).
- Minéralogie => réaction à l’HCl à froid
- Donner le nom de la roche
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Les roches sédimentaires d'origine organogènes ou biogènes : sont liées à l'activité des organismes vivants et proviennent de
l'accumulation et de la transformation de la matière organique. Exemples : le charbon, le pétrole ;
Les roches sédimentaires d'origine biochimiques : sont liées à l'activité des organismes vivants mais proviennent de
l'accumulation de certains éléments minéraux qu'ils synthétisent (coquilles, tests, os).
Exemples : le calcaire coquilliers, la craie ;
Questions Pratiques :
- Dessiner la roche et la légender, mettez l’échelle,
- Expliquer la structure et l’organisation des grains de la roche : variation de la taille des grains, lamination
(plan parallèle, onduleuse, autre), bioturbation (trace d’activité d’organisme), contenu fossilifère.
- Décrivez sa texture, sa couleur, le touché et autres paramètres définis ci-dessus
- Donner le nom de la roche
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Les roches sédimentaires d'origine chimique
Les roches sédimentaires chimiques proviennent de la précipitation d'une solution chimique. On y trouve :
Les roches carbonatées : dont les calcaires, les dolomies :
- Les calcaires sont des roches sédimentaires composées majoritairement de carbonate de
calcium CaCO3 mais aussi de carbonate de magnésium MgCO3.
-
La dolomie est une roche sédimentaire composée d'au moins 50 % de dolomite, c'est-à-dire
d'un carbonate double de calcium et de magnésium, de composition chimique CaMg(CO3)2, qui
cristallise en prismes losangiques (rhomboèdres).
Calcaire lithographique
Dolomie
Les évaporites se forment par évaporation de saumures. L’anhydrite, halite (sel gemme), gypse en sont les meilleurs exemples.
-
L’Anhydrite
L’Anhydrite : est une espèce minérale composée de sulfate naturel de calcium, de formule (CaSO4) avec des
traces de strontium (Sr), baryum (Ba) et d'eau H2O.
L’Halite : ou couramment sel gemme dans le langage minier, est une espèce minérale solide composée
de chlorure de sodium de formule brute NaCl.
Le Gypse : est une espèce minérale composée de sulfate dihydraté de calcium de formule CaSO4·2H2O. Le mot
gypse désigne ainsi à la fois une espèce chimique et une roche.
Le Phosphate : est une roche exogène contenant une plus ou moins grande quantité de phosphate
Le sel gemme
Le Gypse
Questions Pratiques :
- Dessiner la roche et la légender, mettez l’échelle,
- Expliquer s’il s’agit d’une roche consolidée ou non consolidée
- Décrivez sa texture, sa couleur, le touché et autres paramètres définis ci-dessus
- Donner le nom de la roche
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