Sédiments – Sols & Evolution

Le cycle des roches sédimentaires

Dès l’instant où une roche approche de la surface de la Terre, quelque soit son origine (magmatique, sédimentaire ou métamorphique), elle va subir une succession de processus fondamentaux qui vont conduire à la fabrication de roches sédimentaires. Cette succession constitue le cycle des roches sédimentaires. Nous le construirons ensemble. Lors de la fabrication de ces roches, le transport peut se faire sous deux formes à l’origine de la définition des deux grandes familles de roches sédimentaires :
– En suspension → Roches détritiques terrigènes.
– En solution       → Roches chimiques et biochimiques.

Les roches détritiques

Les critères de classification des roches détritiques

La taille des éléments : la texture

La classification des roches détritiques est essentiellement basée sur la taille des éléments (détritus) constituant la roche ou le sédiment. La progression entre les classes la plus utilisée est celle de Udden et Wenworth qui correspond au standard international. Selon que la roche est consolidée ou non, la terminologie est différente. Ainsi, un sable actuellement rencontré sur une plage pourra se transformer au cours de la diagenèse en un grès. Les limites les plus significatives sont 2 et 0,063 mm. Elles séparent les rudites des arénites et les arénites des lutites. Les valeurs limites entre les différentes classes de sable et de grès constituent une suite géométrique de raison 1/2 dont le premier terme est 2 et le dernier 0,063 mm (63 mm).

La nature des éléments

Le second critère de classification est la nature des éléments ou de la phase de liaison ; nature chimique, minéralogique, biologique, pétrographique …
Exemples :      Sable bioclastique
Grès glauconieux à ciment calcaire
Poudingue à galets de quartz et de granite …

Comment classer les roches détritiques ?

L’analyse granulométrique

L’analyse granulométrique d’un sédiment a pour but d’étudier la répartition de la taille des grains. Cette répartition renseigne le géologue sur la manière dont s’est déposé le sédiment. Dans le cas des grosses particules, la taille est mesurée directement (cas des rudites), pour les particules de la taille des sables, on procède au tamisage à sec ou sous eau courante sur des colonnes de tamis. Les tamis présentent des mailles carrées de dimensions normalisées dont les mailles sont calculées selon une progression géométrique. D’autres techniques plus élaborées existent aujourd’hui. Elles ne seront pas développées. On dispose sur un plateau vibrant une colonne de tamis. Les tamis présentant les plus petites mailles sont disposés à la base de la colonne, ceux de plus grande maille au sommet. On renverse ensuite dans le tamis supérieur, une masse de sable connue (généralement 100 g dans le cas d’un sable fin, davantage si le sédiment est plus grossier). Le plateau vibrant est mis sous tension durant environ 15 mn. On récupère ensuite dans chaque tamis une certaine quantité de sable appelée refus de tamis. Le refus d’un tamis donné contient les grains dont la taille est comprise entre celle du tamis et celle du tamis disposé immédiatement au dessus. Chaque refus de tamis est ensuite pesé et pour chaque classe granulométrique on obtient un pourcentage de refus. A partir de ces données, un histogramme et une courbe cumulative peuvent être tracés. L’histogramme permet d’évaluer le classement du sédiment tandis que la courbe sert à mesurer un certain nombre de valeurs : les percentiles, utilisés pour calculer les paramètres de médiane et classement. La médiane est représentée par le percentile P₅₀. La valeur du classement peut être calculée avec la formule suivante : So = √(Q₇₅/Q₂₅). Q₇₅ et Q₂₅ étant les quartiles. Plus la valeur obtenue est proche de 1, meilleur est le classement.

La composition de la roche

Une roche détritique est constituée de particules (les grains) et, dans le cas d’une roche consolidée, d’une phase de liaison qui maintient les grains entre eux.

1. LES GRAINS

La plupart des minéraux ne sont pas propres aux roches sédimentaires. Nous les retrouverons également lors des observations des roches magmatiques.
Silicates : quartz, calcédoine, feldspaths, micas, argiles
Carbonates : calcite, dolomite
Sulfates : gypse
Oxydes : limonite
Phosphates …
A ces minéraux il faut ajouter les débris lithiques. Il s’agit de morceaux polycristallins de roches de natures variées sédimentés avec les grains isolés. Ces débris lithiques se rencontrent, bien entendu, essentiellement dans les roches les plus grossières.