Roche sédimentaire

Lesroches sédimentairesproviennent de l'accumulation desédimentsqui se déposent le plus souvent en couches ou lits superposés, appelésstrates. Elles résultent de l'accumulation de sédiments divers, c'est-à-dire d'éléments solides (clastes: morceaux de roches ou fragments minéraux, débris coquilliers,etc.) et de précipitations à partir de solutions (elles-mêmes constitutives ou à l'origine de ciments, souvent intercalaires entre grains, particules ou clastes). On rassemble sous le nom dediagenèsel'ensemble des processus par lesquels les dépôts issus de l'érosion sont transformés en roches sédimentaires.
Les principales catégories de roches sédimentaires sont lesroches détritiques, les plus abondantes, les roches biogènes ou physico-chimiques, mettant en jeu deséquilibres chimiquesdans des conditions detempératureet depressionexternes, que ce soit à la surface des continents ou au fond des mers ou des océans.
Les roches sédimentaires exposées à lasurface de la Terresont aujourd'hui principalement constituées demudrocks(~ 60 %), devolcanoclastites(~ 17,6 %), degrauwackes(~ 2,6 %), d'arkoses(~ 5,3 %), degrès de quartz(~ 7,5 %),calcairesetdolomies(~ 6,0 %), etévaporites(~ 1,0 %). Avec les produits d'altération desroches ignées, ils forment la source des sédiments fournis aux côtes du monde par les écoulements fluviaux et glaciaires.
Elles sont dites roches exogènes, c'est-à-dire qui se forment à la surface de lacroûte terrestre. Parmi celles-ci, les roches sédimentaires se distinguent desroches résiduellesformées localement à partir des roches existantes, auxquelles les eaux ont enlevé des éléments en solution (argiles résiduelles,bauxite,paléosols,etc.).
Les roches sédimentairesaffleurentdans 73 % des cas de la surface des continents, mais en considérant l'ensemble de la croûte terrestre (depuis la surface jusqu'à 35kmde profondeur sous un relief plat), elles ne constituent plus que 8 % de son volume total.
Elles demeurent très variées, du fait du grand nombre de facteurs affectant leur genèse : nature des matériaux désagrégés et altérés, mode et type d'altérationet d'érosion, mode de transport, zones de dépôts ou bassin sédimentaires, modalités de ladiagenèse,etc.
Le classement génétique est le suivant :
Mais aussi les roches biochimiques : elles sont aussi liées à l'activité des organismes vivants mais proviennent de l'accumulation de certains des éléments minéraux qu'ils synthétisent (coquilles, tests, os). Ces squelettes minéralisés peuvent être fragmentés pour former des bioclastes (débris de squelette d'organisme). Il peut y avoir transport mais il existe aussi des organismes constructeurs qui construisent eux-mêmes la roche, comme lesrécifs coralliensou des micro-organismes qui contribuent à la précipitation de certains minéraux. Il est souvent difficile de faire la part du vivant et du chimique dans l'élaboration de ces roches sédimentaires, d'où l'appellation de roches biochimiques. Exemples : lecalcaire, lacraie;
Mais il est préférable de distinguer :
La difficulté de ce type de classement mixte réside dans le fait qu'il existe des roches silico-argilo-carbonatées d'origine détritique et biochimique à la fois. De plus, toutes les formes intermédiaires entre les différents critères de classement se rencontrent dans les affleurements naturels.
Un classement minéralogique minimal peut être :
Du fait de leur formation, les roches sédimentaires se présentent généralement impures et en plusieurs couches.
Les différentes caractéristiques des roches sédimentaires permettent de définir un faciès, correspondant à des conditions particulières de dépôt.
La composition ou minéralogie du sédiment.
On appelle structure sédimentaire la configuration tridimensionnelle des ensembles de roches sédimentaires. Ces structures comprennent notamment des reliefs de lit ou de flux (laminations, rides de courant, dunes et antidunes,etc.), des structures d'érosion ou de dépôt, des structures de déformation, des fentes de dessication, diverses structures d'origine biologique et des structures acquises secondairement.
Nature, distribution, préservation d'éventuelsfossiles.
La couleur des roches sédimentaires est due ordinairement à la présence des éléments accessoires. Sans eux, elles seraient généralement de teinte blanchâtre, puisqu'elles sont formées essentiellement de trois éléments qui, à l'état pur, sont incolores ou blancs : le quartz, le kaolin, la calcite. Une roche pâle est donc pauvre enminéraux accessoirescolorés. Parmi les roches colorées, les plus fréquentes sont les roches noires, vertes, jaunes, rouges ou violettes.
La teinte noire ou grise résulte généralement de la présence de carbone d'origine organique. Les roches noires les plus fréquentes sont lesroches argileuses, lesschisteset certainscalcaires; un sédiment formé en eau agitée, où l'oxydation est facile, renferme ordinairement peu de matières charbonneuses. Dans un environnement marin anoxique riche en matière organique, il se forme des minérauxauthigènescaractéristiques de ce milieu réducteur, les sulfures de fer (pyriteen milieu neutre, donnant des niveaux jaune-soufre dans la roche ;marcassiteen milieu acide, donnant une teinte bleuâtre lorsqu'il est réparti dans la masse sédimentaire en grains microscopiques). Dans un environnement marin oxygéné riche en matière organique, il se forme des minéraux authigènes vert-bleu, laglauconieet laverdine. La teinte grise ou gris verdâtre plus ou moins foncée peut résulter de la présence de grains deroches éruptivestelles que des basaltes à olivine.
L'élément le plus important dans la coloration des roches sédimentaires est le fer. Suivant l'état dans lequel il se trouve, il leur donne la teinteverte, jaune ou rouge; si des traces du cation manganèse Mnaccompagnent le fer divalent Fe, le rouge passe au violet. Les teintes rouges, rouille, pourprées ou ocre-jaune sont dues essentiellement à la présence de minéraux d'oxy-hydroxydes de fer (hématite,goethite,limonitedans les dépôts sédimentaires sous forme de ciment, croûte ou d'oolithesdites ferrugineuses, issues de l'altération de minéraux ferro-magnésiens par oxydation et hydratation, altération variable selon l'humidité du milieu) ou de carbonates de fer (sidérite,ankérite). Sur les continents, où il y a plutôt tendance à l'oxydation, comme partout où l'eau a peu de profondeur (zone néritique), ces colorations subsistent. Si ces matériaux détritiques colorés sont entraînés à grande profondeur dans un milieu à tendances réductrices, les minéraux d'oxy-hydroxydes de fer sont réduits, du moins en partie, et les roches prennent une teinte verdâtre devenant noirâtre si la proportion de matières organiques est suffisante. Si la réduction est totale, la roche devient entièrement verte, cette couleur étant due à la présence de glauconie,chlorite,illite, minéraux formés selon le climat, l'eau et la nature de laroche-mère; si elle est partielle et répartie irrégulièrement, la roche est bigarrée de vert et de rouge.
Latextured'une roche sédimentaire est conditionnée par sa taille, la forme et l'orientation de sesclastes. Cette texture est une propriété à petite échelle d'une roche, mais détermine une grande partie de ses propriétés à grande échelle, telles que la densité, la porosité ou la perméabilité.
Une roche sédimentaire peut être constituée de grains (particules) de taille plus ou moins importante, allant pour celles dont l'origine est détritique de l'argile (diamètre de l'ordre du micromètre) aux blocs (de l'ordre du mètre) en passant par les sables (taille millimétrique à centimétrique). Il est aussi possible d'étudier leurgranoclassement, c'est-à-dire l'agencement des grains les uns par rapport aux autres ; en général, unestrateverra les grains les plus gros à sa base et les grains les plus fins à sa limite supérieure, et des grains comportant peu d'espace entre eux, si celle-ci est bien classée. La morphologie des grains peut aussi être un indicateur important pour les sédimentologues ; si ceux-ci sont plutôt sphériques et bien polis, on peut considérer qu'ils ont été transportés sur une longue distance et été beaucoup érodés avant d'être déposés, contrairement à des grains plus allongés et surtout anguleux. L'orientation des grains quant à elle peut être indicatrice de la direction du courant au moment du dépôt, voir de sa vitesse.
Les roches sédimentaires sont portées en surface dans le cadre des grands mouvementstectoniquesqui affectent l'écorce terrestre. Le choc desplaques continentalesa entraîné l'émergence des fonds marins, qui apparaissent, aujourd'hui, sous forme debassinsou de formations d'altitude.
Lors de ces mouvements tectoniques, ces roches ont pu être soumises, localement, à des pressions très fortes et à de très hautes températures. Il en est résulté une transformation de ces roches enroches métamorphiques. Les calcaires se métamorphisent enmarbreset les argiles enschistes, voire engneiss.
Les régions sédimentaires sont riches en ressources minérales, en particulier encharbon,pétroleetfer. Le charbon formé par décomposition de forêts au fond des marécages et le pétrole formé de vies marines ensevelies au fond des mers, et certains minerais de fer formés par précipitation en présence d’oxygène, sont généralement piégés entre des couches d'argiles ou de calcaires.