Les roches sedimentaires

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Les roches sedimentaires (Français) / sedimentary rocks (Anglais) / الصخور الرسوبية (Arabe)

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Traductions

Définition

Domaine, Discipline, Thématique

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sciences de la terre / sédimentologie / stratigraphie / paléontologie / pétrographie / tectonique / orogenèse / lithologie /

Justification

Définition écrite

• Les roches sédimentaires sont les roches qui se forment à la surface de la Terre.

Elles résultent de l'accumulation et du compactage de débris d'origine minérale (dégradation d'autres roches), organique (restes de végétaux ou d'animaux), ou de précipitation chimique. Ces roches se présentent généralement sous forme de couches superposées les unes sur les autres (les strates).

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Si les roches ignées forment le gros du volume de la croûte terrestre, les roches sédimentaires forment le gros de la surface de la croûte. Quatre processus conduisent à la formation des roches sédimentaires: l'altération superficielle des matériaux qui produit des particules, le transport de ces particules par les cours d'eau, le vent ou la glace qui amène ces particules dans le milieu de dépôt, la sédimentation qui fait que ces particules se déposent dans un milieu donné pour former un sédiment et, finalement, la diagenèse qui transforme le sédiment en roche sédimentaire. Le matériel sédimentaire peut provenir de trois sources : une source terrigène, lorsque les particules proviennent de l'érosion du continent; une source allochimique, lorsque les particules proviennent du bassin de sédimentation, principalement des coquilles ou fragments de coquilles des organismes; une source orthochimique qui correspond aux précipités chimiques dans le bassin de sédimentation ou à l'intérieur du sédiment durant la diagenèse. L'altération superficielle. Les processus de l'altération superficielle sont de trois types: mécaniques, chimiques et biologiques. Les processus mécaniques (ou physiques) sont ceux qui désagrègent mécaniquement la roche, comme l'action du gel et du dégel qui à cause de l'expansion de l'eau qui gèle dans les fractures ouvre progressivement ces dernières. L'action mécanique des racines des arbres ouvre aussi les fractures. L'altération chimique est très importante : plusieurs silicates, comme les feldspaths, souvent abondants dans les roches ignées, sont facilement attaqués par les eaux de pluies et transformés en minéraux des argiles (phyllosilicates) pour former des boues. Certains organismes ont la possibilité d'attaquer biochimiquement les minéraux. Certains lichens vont chercher dans les minéraux les éléments chimiques dont ils ont besoin. L'action combinée de ces trois mécanismes produit des particules de toutes tailles. C'est là le point de départ du processus général de la sédimentation. Le transport. Outre le vent et la glace, c'est surtout l'eau qui assure le transport des particules. Selon le mode et l'énergie du transport, le sédiment résultant comportera des structures sédimentaires variées: stratification en lamelles planaires, obliques ou entrecroisées, granoclassement, marques diverses au sommet des couches, etc. Les roches sédimentaires hériteront de ces structures. Le transport des particules peut être très long. En fait, ultimement toutes les particules devront se retrouver dans le bassin océanique. La sédimentation. Tout le matériel transporté s'accumule dans un bassin de sédimentation, ultimement le bassin marin, pour former un dépôt. Les sédiments se déposent en couches successives dont la composition, la taille des particules, la couleur, etc., varient dans le temps selon la nature des sédiments apportés. C'est ce qui fait que les dépôts sédimentaires sont stratifiés et que les roches sédimentaires issues de ces dépôts composent les paysages stratifiés comme ceux du Grand Canyon du Colorado par exemple. La diagenèse. L'obtention d'une roche sédimentaire se fait par la transformation d'un sédiment en roche sous l'effet des processus de la diagenèse. La diagenèse englobe tous les processus chimiques et mécaniques qui affectent un dépôt sédimentaire après sa formation. La diagenèse commence sur le fond marin, dans le cas d'un sédiment marin, et se poursuit tout au long de son enfouissement, c'est-à-dire, à mesure que d'autres sédiments viennent recouvrir le dépôt et l'amener progressivement sous plusieurs dizaines, centaines ou même milliers de mètres de matériel. Les processus de diagenèse sont variés et complexes : ils vont de la compaction du sédiment à sa cimentation, en passant par des phases de dissolution, de recristallisation ou de remplacement de certains minéraux. Le processus diagénétique qui est principalement responsable du passage de sédiment à roche est la cimentation. Il s'agit d'un processus relativement simple : si l'eau qui circule dans un sédiment, par exemple un sable, est sursaturée par rapport à certains minéraux, elle précipite ces minéraux dans les pores du sable, lesquels minéraux viennent souder ensemble les particules du sable; on obtient alors une roche sédimentaire qu'on appelle un grès. Le degré de cimentation peut être faible, et on a alors une roche friable, ou il peut être très poussé, et on a une roche très solide. La cimentation peut très bien se faire sur le fond marin (diagenèse précoce), mais il est aussi possible qu'il faille attendre que le sédiment soit enfoui sous plusieurs centaines ou même quelques milliers de mètres de matériel (diagenèse tardive). L'induration (cimentation) d'un sédiment peut se faire tôt dans son histoire diagénétique, avant l'empilement de plusieurs mètres de sédiments (pré-compaction), ou plus tardivement, lorsque la pression sur les particules est grande due à l'empilement des sédiments. Dans le cas de la cimentation pré-compaction (schéma du haut), les fluides qui circulent dans le sédiment précipitent des produits chimiques qui viennent souder ensemble les particules. Exemple : la calcite qui précipite sur les particules d'un sable et qui finit par souder ces dernières ensemble. La compaction d'un sédiment (schéma du bas) peut conduire à sa cimentation. Ainsi, la pression élevée exercée aux points de contact entre les particules de quartz d'un sable amène une dissolution locale du quartz, un sursaturation des fluides ambiants par rapport à la silice et une précipitation de silice sur les parois des particules cimentant ces dernières ensemble. Le nom des sédiments et roches sédimentaires. La dénomination des sédiments et roches sédimentaires se fait en deux temps. D'abord selon la taille des particules (la granulométrie) chez les terrigènes et les allochimiques. Deux tailles sont importantes à retenir : 0,062 et 2 mm. La granulométrie n'intervient pas dans le cas des orthochimiques puisqu'il s'agit de précipités chimiques et non de particules transportées. Ensuite, on complète la classification par la composition minéralogique. La composition des particules des terrigènes se résume au quartz, feldspath, fragments de roches (morceaux d'anciennes roches qui ont été dégagés par l'érosion) et minéraux des argiles (par exemple, les sables des plages de la Nouvelle-Angleterre sont surtout des sables à particules de quartz avec un peu de feldspaths). Quant aux allochimiques, ce sont principalement des calcaires, ce qui est réflété par le suffixe CAL dans le nom. Les particules des allochimiques sont formées en grande partie par les coquilles ou morceaux de coquilles des organismes (calcite ou aragonite). Les sédiments des zones tropicales sont surtout formés de ces coquilles, comme par exemple les sables blancs des plages du Sud! Chez les orthochimiques, le nom est essentiellement déterminé selon la composition chimique. Les groupes de roches sédimentaires. Ces roches sont classées en fonction de leur origine. Les roches d'origine détritique Ce sont les roches formées par l'accumulation de débris (morceaux, fragments) arrachés par l'érosion aux roches préexistantes. Ces roches sont classées en fonction de la taille des débris ou grains. Lorsque les grains sont gros : la taille est supérieure à 2 mm, la roche est dénommée conglomérat.Une roche à grains plus fins est un grès. Lorsque les grains sont trop fins pour être visibles à l'œil nu, on parle de roches argileuses. Les roches d'origine chimique Ces roches proviennent de la précipitation d'éléments chimiques transportés par solution. Les éléments les plus fréquents sont : Ca, Mg, Na, et aussi Si. Lorsque l'eau de mer contient du calcaire dissous en très grande quantité, il peut précipiter lorsque le dioxyde de carbone s'échappe. Les particules de calcaire deviennent alors insolubles. Il en est de même pour le NaCl. Lorsque l’eau de mer est saturée (elle ne peut dissoudre plus de 33g/litre), celui-ci précipite. L’origine de Na et Cl proviennent de l’érosion des continents, mais une importante quantité est rejetée par les volcans sous-marins. Les éléments transportés vont arriver dans les lacs ou dans les mers et vont donner ce qu'on appelle :  Les roches salines : tels que le gypse, le sel gemme.  Les roches carbonatées. Exemple : calcaires (par précipitation de CaCo3), dolomites (par précipitation de Mg et CaCo3) Les roches d'origine biologique Cette catégorie comporte des roches dont la formation est liée directement ou indirectement à l'intervention d'organismes vivants présents dans la mer. Les roches carbonatées peuvent également avoir une origine biologique. En effet, de nombreux animaux et végétaux qui vivent dans les mers et océans utilisent le calcaire dissous pour fabriquer leur propre squelette. Lorsqu'ils meurent, les squelettes calcaires qu'ils ont produits s'accumulent dans les dépôts sédimentaires. Certaines roches ne sont formées que par l'accumulation des coquilles et squelettes d'animaux : on parle de calcaires coquilliers. Exemple de roche : la craie, roche calcaire très répandue. Elle est presque entièrement constituée de squelettes d'algues microscopiques appelées coccolithes qui peuvent former d’importantes couches qui ont une extension planétaire. C'est dans une mer chaude, riche en phytoplancton (plancton végétal) et peu profonde (quelques dizaines mètres) que se forment les dépôts de craie. Il existe un grand groupe de roches constituées par la matière organique qui proviennent, essentiellement des végétaux. On parle de roches carbonées. Ex. : charbon, hydrocarbures. Les roches sédimentaires englobent parfois des fossiles, restes et traces de végétaux et d'animaux fossilisés. .......................................................................

Les roches sedimentaires - Historique (+)

Définition graphique

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Concepts ou notions associés

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érosion / transport / altération / diagenèse / sédimentation / cycle des roches / roches chimiques / roches organiques / roches détritiques / roches exogènes / Dépôt /

Les roches sedimentaires - Glossaire / (+)

Exemples, applications, utilisations

Roches sédimentaires et géologie générale Les roches sédimentaires, même lorsqu'elles ont été soumises à un début de métamorphisme, conservent des traces des conditions qui ont présidé à leur formation. Elles enregistrent de plus la plupart des événements qui ont suivi leur dépôt. C'est grâce à elles que l'histoire de la Terre peut être déchiffrée. Elles sont habituellement stratifiées et ordonnées en séquences qui soulignent les modifications paléogéographiques, qu'elles soient climatiques ou structurales (cf. paléoclimatologie). À de rares exceptions près, les joints de stratification sont, à l'origine, horizontaux, ce qui fait le fondement de la stratigraphie et permet l'établissement d'échelles chronologiques relatives. Les fossiles qu'elles contiennent sont d'autres témoins de l'environnement où elles se déposaient. L'étude des constituants organiques et minéraux, l'analyse granulométrique, le déchiffrage des « figures » conservées à la limite entre deux bancs permettent la reconstitution des paysages originels dans tous leurs détails. L'horizontalité primaire des bancs se retrouve encore dans certaines morphologies originales, mais bien souvent, particulièrement dans les zones montagneuses, elles ont été plissées, ployées ou brisées : leur étude est alors un élément essentiel des reconstitutions structurales (cf. géomorphologie, tectonique). Roches sédimentaires et géologie appliquée Certaines roches sédimentaires sont utilisées directement pour leur résistance mécanique (calcaires ou grès dans l'habitat et le génie civil) ou leurs propriétés chimiques (calcaires, argiles, gypses dans l'industrie des chaux, ciments et plâtres). Les charbons fournissent de l'énergie et un matériel précieux aux industries chimiques. C'est dans les roches sédimentaires qu'on rencontre les principaux gîtes de fer, d'aluminium, de manganèse et de magnésium, et dans les alluvions que se situent les « placers » à or, à platine ou à pierres précieuses ( [...] (+)

Erreurs ou confusions éventuelles

• Confusion entre roche endogène et roche exogène
• Confusion entre composition et état de la roche: une roche considérée toujours solide alors que le pétrole est une roche liquide
• Erreur fréquente: ....................

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Questions possibles

• qu'est ce qu'une roche sédimentaire? Comment se forme t-elle??
• quels sont les propriétés des roches sédimentaires et quels sont leur domaines d'utilisation??
• quels sont les différents types de roches sédimentaires?
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Liaisons enseignements et programmes

Idées ou Réflexions liées à son enseignement

• relation entre les reliefs formés par les roches sédimentaires et leurs propriétés (dureté, perméabilité ) ainsi que leur composition en rapport avec l'action des facteurs climatiques sur ces roches

• relation entre les milieux de dépôt des roches sédimentaires et les climats

• la nature et la composition des roches sédimentaires témoignent sur le milieu de dépôt et les conditions climatiques du moment de leur dépôt

• les accidents tectoniques présents dans les strates sédimentaires permettent de retracer l'histoire géologique de la région

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Aides et astuces

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Education: Autres liens, sites ou portails

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Bibliographie

Pour citer cette page: (roches sedimentaires)

ABROUGUI, M & al, 2020. Les roches sedimentaires. In Didaquest [en ligne]. <http:www.didaquest.org/wiki/Les_roches_sedimentaires>, consulté le 25, avril, 2024

• https://fbiol.usthb.dz/IMG/pdf/cours_no10_geol_.pdf
• http://www.geolalg.com/chabou/terre3.pdf
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