Les roches sédimentaires : origine, définition et caractéristiques

Lesrochessédimentaires:
origine,définitionetcaractéristiques
LagéosphèreetlessystèmesdelaTerreCours
Idéesimportantes:Les rochessédimentaires se forment par sédimentationde
particules,lessédiments,sousl’effetdelagravité.Lessédimentsmeublessontensuite
progressivementtransformésenrochesédimentairesolideaucoursdesprocessusdela
diagenèse.Cesontdesrochesexogènes(=forméesàlasurfacedelaTerre).
CapacitéIESO:«capacitéd’identifierdesrochessédimentaires»
Lesrochessédimentairesseformentàpartirdesédiments.Quelleestleurnature?D’où
viennent‐ils? Comment forment‐ilsdesroches?Dansquelcontexte? Répondre à ces
uestionsdoitnouspermettredemieuxcernerladéfinitiondesrochessédimentaires,et
’apprendreàlesreconnaître.
q
d
I Lessédiments,desparticulesquiproviennentdel’altérationde
rochespréexistantes(voirfiche«Altération»)
ALesrochesdesurfacesontsoumisesàl’altération
En surface, toutes les roches magmatiques, métamorphiques ou sédimentaires sont
soumises à des facteurs (eau, vent, température…) qui les rendent instables: la
géosphèresuperficielleestdoncsoumiseauxagentsdel’atmosphèreetde
l’hydrosphère.Cesrochessontalorsaltérées(=ellesdeviennent«autres»).
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Fig1L’altérationdugraniteàl’originedeparticulessédimentaires
Granite sain
Granite altéré
Arène granitique
Photos E.Bonhoure
Roche friable,
minéraux saillants
déchaussés
Fragments de roche altérée
Grains de quartz, feldspaths altérés,
Paillettes d’argile
Minéraux engrenés: quartz, feldspaths, micas,
roche très cohérente
BL’altérationlibèredesparticules
Les roches solides sont constituées de minéraux engrenés ou cimentés entre eux. La
transformationphysico‐chimique(=altération)desminérauxlesplussensibles(lesplus
éloignés de leurs conditions de formation = conditions de stabilité) conduit à une
libérati departicules:on
1‐Desparticulessolides
Cesontdesfragmentsderoche,oubienlesminérauxlesplusrésistantsdelaroche(ex.
grains de quartz du granite), ou encore des minéraux nouveaux (argiles) apparus par
recombinaisond’élémentslibérés:l’ensembleconstituedesparticulesdétritiques.
2‐Dessolutés
Les éléments solubles des minéraux, entrainés par l’eau, participent à la lignéedes
(voir )solutions,àl’originedesédimentsbiochimiques II ouchimiquesparévaporation.
L’altération, qui se produit à la surface de la Terre, est doncàl’originederoches
exogènes,par oppositionauxrochesendogènes formées en profondeur (roches
magmatiques et métamorphiques). Les roches altérées, appauvriesdeséléments
entrainés, sont des rochesrésiduelles. Les éléments entrainés qui s’accumulent
donnent les rochessédimentaires. Lesdifférentstypesderochesontliésdansle
cycledesroches.(voirlafiche«Rochessédimentairesdanslecycledesroches»)
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II Lesêtresvivantspeuventparticiperàlaformationdesroches
sédimentaires:dessédimentsbiochimiques(voirichesfossiles)f
AEnédifiantdessquelettes:uneparticipationdirecte
Lesêtresvivantsprélèventdansleurmilieudevie(solutésenmilieuaquatique)oudans
les aliments des éléments chimiques qui leur permettent de construire des squelettes
internes ou externes (coquilles) de nature variée (calcaire CaCO3, silice SiO2). Ces
structures solides sont alors d’origine biochimique. A la mort de l’être vivant, elles
résistentmieuxqueleschairsdécomposéesetrecyclées,ellespeuvent:
‐resterenplace,commelescalcairesrécifauxconstruitsparlescoraux;
‐sédimenteraprèstransport,cequiconduitparexempleàdescalcairesbiodétritiques
commeleslumachellesàmollusques,ouàdesrochessiliceuses commelesradiolarites.
Elles s’accumulent en plus ou moins grande proportion par rapport à d’autres
édiments,cesontalorsdesfossiles. s
Photo E.Bonhoure
Fragments de coquilles
brisées accumulés
Fig2Uncalcairebiodétritiquepeuconsolidé(falunsdeDouéLaFontaine)
Fig3CalcaireàGryphées(mollusquebivalveoulamellibranche,voirfiche
«Mollusques»)
Photo E. Bonhoure
Ciment calcaire Ciment calcaire
Coquilles de Gryphées
intactes
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BEnprovoquantuneprécipitationdesolutés:uneparticipation
indirecte
L’activitédesêtresvivantspeutavoirdesconséquencessurles caractéristiques du
milieu et provoquer une précipitation des éléments dissous. Par exemple, les
organismesquipratiquentlaphotosynthèse(algues,végétauxAngiospermes,
ies) t déplacent l’équilibre suivant vers la droite, ce qui Cyanobactér utilisent le CO2 e
favoriselaprécipitationdecalcaire:
a2++2HCO3‐ÙCaCO3+H2O+CO2 C
Couches de
calcaire
de précipitation
Photo E.Bonhoure
Fig4 Stromatolithes:uneprécipitationchimiqueprovoquéeparlaphotosynthèsede
cyanobactéries(voirlafiche«Stromatolithes»)
CLesfossilesdonnentdesindicationssurlaformationdesroches
sédimentaires
Lesêtresvivantssontcaractériséspardesconditions(typede milieu,declimat)dans
lesquellesilspeuventvivre.Dansl’histoiredelaTerre,onpeutmettreenévidenceune
évolutiondesêtresvivants,lesespècesperdurentdestempstrèsvariables.Lesfossiles,
pourpeuqu’ilssoientenplace,peuventdoncdonnerdesindications:
- sur le milieu d’accumulation des sédiments de la roche sédimentaire(fossiles
Æfossilesdefaciès) eaux exigences de milieu connues  (voir la fich
«Reconstitutiondepaléoenvironnements»)
- surlemomentd’accumulationdessédiments(espècesàfaibleextensiondan
tempsÆfossilesstratigraphiques)(voirlafiche«Biostratigraphie»)
sle
Lesêtresvivantsmontrentdoncunerelationentregéosphèreetbiosphère.Outre
lesrestesd’organismes,lesfossilespeuventêtredestracesd’êtrevivants(empreintes,
traces de pistes, de terriers…). Lesfossilessontunélémentd’identificationdes
ochessédimentaires.r
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III Dulieud’altérationaulieudesédimentation:untransport
ADesagentsdetransportliésàlagéodynamiqueexterne
Lesparticulessontentrainéesparlesagentsdetransport‐l’eau (de ruissellement,
d’infiltration, des rivières, de la mer), le vent ou la glace (inlandsis, glaciers de
montagne)‐quicirculentàlasurfacedelaTerre.
1Granulométrieettri,témoinsdelaforcedel’agentdetransport
Parétudedelagranulométrie,répartitiondesélémentsselonleurtaille,ilapparaîtque
lesagentsdetransportpeuventréaliseruntrivariabledesparticules:
‐levent,peuporteur,triedessédimentséoliens,finsetassezhomogènes,maisd’autant
plusgrosqueleventestfort.
pourl’eau,latailledesparticulestransportéesdépenddelavitesseducourant,etde
anaturedesparticules.(courbesexpérimentalesd’Hjulström).
‐
l
Une particule en
suspension dans le
courant sédimente
Une particule
posée au fond est
entrainée
Une particule jetée
Particules fines
dans le courant est
transportée
Fig5Courbesexpérimentalesd’Hjulström.Leséchellessontlogarithmiques.Plusles
particulessontgrosses,plusilfautuncourantrapidepourlestransporter.Maislataille
desparticulesestenrelationavecleurnature.Lesparticuleslesplusfines(argiles)se
omportentcommedesparticulesdeplusgrandetaille,carellesonttendanceàs’agrégerc
enparticulesplusgrosses.
Uncourantrapide(torrent)entrainedeplusgrossesparticulesqu’unerivièrelenteen
plaine.Lelongdutrajetd’uncoursd’eau,lavitesse,etdonc la charge transportée,
varientenfonctionduprofilducoursd’eau(tendanceauralentissement) et selon la
période de l’année (sous nos latitudes, période de crue en hiver ou au printemps,
périoded’étiageenété).Lesparticulesd’argile,quisontdespaillettestrèsfines,peuvent
s’agglomérer(floculation),ellessecomportentalorsautransportcommedesparticules
deplusgrosdiamètre(àgauchedelacourbed’Hjulström).
‐lesglaciersn’opèrentaucuntri,ilstransportentdesparticulesdetoutestailles:aussi
biendespoussières,lafarineglaciaire,quedesblocsdeplusieurstonnes,abandonnés
auhasardlorsdureculdesglaciers,etqualifiésdecefaitd’erratiques.L’accumulationde
cesparticulestransportéesparlesglaciersestnomméemoraine.
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