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INTRODUCTION LES ROCHES CHIMIQUES la précipitation physico-chimique d'ions en solution. Ces roches sont le résultat de la précipitation physico-chimique.

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1 INTRODUCTION LES ROCHES CHIMIQUES la précipitation physico-chimique d'ions en solution. Ces roches sont le résultat de la précipitation physico-chimique d'ions en solution. EXEMPLE DES EVAPORITES EXEMPLE DES EVAPORITES

2 GENERALITES précipitation de sel vitesses de croissance très rapides Les évaporites se forment par précipitation de sel après évaporation intense, et avec des vitesses de croissance très rapides. LES EVAPORITES

3 GENERALITES précipitation de sel vitesses de croissance très rapides Les évaporites se forment par précipitation de sel après évaporation intense, et avec des vitesses de croissance très rapides. grande importance économique Elles ont une grande importance économique: Elles forment le toit imperméable de certains des plus grands gisements pétroliers du monde. 8 kilos de sel sont consommés par personne et par an. Celui-ci sert aussi au sablage des routes. Le gypse va servir à lélaboration de plâtre et la sylvite à celle de la potasse. LES EVAPORITES

4 GENERALITES gypsel'anhydritehalite Les minéraux principaux en sont le gypse, l'anhydrite et la halite. D'autres minéraux, quoique moins fréquents, peuvent être des constituants importants de certains dépôts salins. minéraux des évaporites marinesminéraux des évaporites continentales HALITENaClhalite, gypse, anhydrite … sylviteKClepsomiteMgSO 4.7H 2 O carnalliteKMgCl 3.6H 2 OtronaNa 2 CO 3.NaHCO 3.2H 2 O kainiteKMgClSO 4.3H 2 OmirabiliteNa 2 SO 4.10H 2 O ANHYDRITECaSO 4 thenarditeNaSO 4 GYPSECaSO 4.2H 2 ObloediteNa 2 SO 4.MgSO 4.4H 2 O polyhaliteK 2 MgCa 2 (SO 4 ) 4.2H 2 OgaylussiteNa 2 CO 3. CaCO 3.5H 2 O kieseriteMgSO 4.H 2 OglauberiteCaSO 4.Na 2 SO 4

5 GENERALITES bons marqueurs climatiques Leur reconnaissance est essentielle puisqu'elles sont de bons marqueurs climatiques (climat aride, où l'évaporation excède de loin les précipitations dans la ceinture tropicale des hautes pressions, entre 10° et 30° de latitude). LES EVAPORITES

6 GENERALITES très ventées salines de Camargue Néanmoins des régions littorales tempérées mais très ventées sont également le siège d'une forte évaporation (salines de Camargue). Dans les marais salants actuels, le confinement du corps d'eau est accompagné d'une intense activité biologique (larves d'insectes, algues, bactéries) : la production de matière organique est estimée à 10 kg/an pour 1m 2 de surface de marais salant. LES EVAPORITES

7 GENESE ET CONSTITUTION DES DEPOTS EVAPORITIQUES Composition chimique des eaux de mer et de rivière LES EVAPORITES Eau de rivière (% du résidu solide)Eau de mer (% du résidu solide) HCO 3 - et CO ,60,4 Ca 2+ 12,41,2 H 4 SiO 4 10,8<0,01 SO ,37,7 Cl - 6,555,1 Na + 5,230,6 Mg 2+ 3,43,7 K+K+ 1,91,1 Fe 2+ et Fe 3+ 0,6<0,01 Al(OH) 4 - 0,2<0,01 NO 3 - 0,8<0,01

8 GENESE ET CONSTITUTION DES DEPOTS EVAPORITIQUES Composition chimique des eaux de mer et de rivière HCO 3- CO 3 2- Les rivières contiennent principalement HCO 3- et CO 3 2-, avec une proportion moindre de Ca 2+, H 4 SiO 4, SO 4 2-, Cl -, Na +, Mg 2+ et K + SO 4 2- Cl - Na + K + Les océans contiennent en grande quantité de SO 4 2-, Cl -, Na + et K + LES EVAPORITES

9 GENESE ET CONSTITUTION DES DEPOTS EVAPORITIQUES Composition chimique des eaux de mer et de rivière Ces différences reflètent en fait la manière dont les sels dissous sont extraits de l'eau de mer et incorporés dans les sédiments: Na et Cl sont très abondants dans l'eau de mer car d'une part, ils ne sont pas utilisés par les organismes et incorporés au sédiment sous la forme de tests comme Ca et Si et d'autre part, ils n'entrent pas dans le réseau des argiles au cours de la diagenèse comme Al et Fe. Seule l'évaporation de l'eau de mer, dans des circonstances forcément exceptionnelles, permet leur extraction des océans LES EVAPORITES

10 GEOCHIMIE DES EVAPORITES : EXPERIENCE DE SHEARMAN (1971) séquence évaporitique Si l'on observe l'apparition progressive des précipités lorsque l'on fait évaporer de l'eau de mer, on obtient la séquence évaporitique suivante: calcitearagonite 50% - La calcite, l'aragonite et les hydroxydes de fer peuvent précipiter lorsque le volume de l'eau est réduit de 50% LES EVAPORITES

11 GEOCHIMIE DES EVAPORITES : EXPERIENCE DE SHEARMAN (1971) séquence évaporitique Si l'on observe l'apparition progressive des précipités lorsque l'on fait évaporer de l'eau de mer, on obtient la séquence évaporitique suivante: calcitearagonite 50% - La calcite, l'aragonite et les hydroxydes de fer peuvent précipiter lorsque le volume de l'eau est réduit de 50% gypseanhydrite 20% - Le gypse et l'anhydrite commencent à précipiter lorsque le volume de l'eau de mer n'est plus que 20% du volume initial LES EVAPORITES

12 GEOCHIMIE DES EVAPORITES : EXPERIENCE DE SHEARMAN (1971) séquence évaporitique Si l'on observe l'apparition progressive des précipités lorsque l'on fait évaporer de l'eau de mer, on obtient la séquence évaporitique suivante: calcitearagonite 50% - La calcite, l'aragonite et les hydroxydes de fer peuvent précipiter lorsque le volume de l'eau est réduit de 50% gypseanhydrite 20% - Le gypse et l'anhydrite commencent à précipiter lorsque le volume de l'eau de mer n'est plus que 20% du volume initial 10% halitecarnalite polyhalitesylvite - Lorsque le volume de l'eau n'atteint plus que 10% du volume de départ, cest dabord la halite qui apparaît, puis il a y précipitation de carnalite et de polyhalite. Enfin cest la sylvite qui précipite en dernier LES EVAPORITES

13 GEOCHIMIE DES EVAPORITES : EXPERIENCE DE SHEARMAN (1971) séquence évaporitique Si l'on observe l'apparition progressive des précipités lorsque l'on fait évaporer de l'eau de mer, on obtient la séquence évaporitique suivante: calcitearagonite 50% - La calcite, l'aragonite et les hydroxydes de fer peuvent précipiter lorsque le volume de l'eau est réduit de 50% gypseanhydrite 20% - Le gypse et l'anhydrite commencent à précipiter lorsque le volume de l'eau de mer n'est plus que 20% du volume initial 10% halitecarnalite polyhalitesylvite - Lorsque le volume de l'eau n'atteint plus que 10% du volume de départ, cest dabord la halite qui apparaît, puis il a y précipitation de carnalite et de polyhalite. Enfin cest la sylvite qui précipite en dernier presque totaleboratesnitrates - Enfin, lorsque l'évaporation est presque totale, des borates et nitrates précipitent LES EVAPORITES

14 GEOCHIMIE DES EVAPORITES : EXPERIENCE DE SHEARMAN (1971) séquence idéale est rarement réalisée Si l'on examine les dépôts évaporitiques naturels, on constate que cette séquence idéale est rarement réalisée. Des répétitions, des cycles tronqués sont fréquents: évolution mouvementée du bassin évaporitique c'est le signe d'une évolution mouvementée du bassin évaporitique, alternant remplissage, périodes d'évaporation, nouveau remplissage avec dissolution d'une partie des espèces précédemment précipitées… LES EVAPORITES

15 ENVIRONNEMENT DE DEPÔT DES EVAPORITES CambrienPermienTrias Les évaporites s'observent depuis le Précambrien jusqu'à l'époque actuelle, mais leur répartition spatiale et temporelle est inégale: elles sont particulièrement représentées au Cambrien, au Permien et au Trias. On classe généralement les évaporites en trois grands types: continentales les évaporites continentales marines de milieu peu profond les évaporites marines de milieu peu profond marines profondes les évaporites marines profondes LES EVAPORITES

16 LES EVAPORITES CONTINENTALES lacs en région aride ou semi-aride Ces dépôts s'accumulent dans des lacs en région aride ou semi-aride. La minéralogie de ces évaporites est relativement variable puisqu'elle dépend de la composition des eaux fluviales, elle-même dépendante de la géologie régionale. LES EVAPORITES

17 LES EVAPORITES CONTINENTALES Les Lacs temporaires Les Lacs temporaires bassins continentaux fermés sebkha continentalechottplaya C'est le cas des bassins continentaux fermés (bassins endoréiques). Ces lacs salés s'appellent selon les lieux sebkha continentale, chott, playa... Les sédiments contiennent beaucoup de matériaux détritiques et relativement peu de carbonates de Ca et Mg il précipite en particulier du carbonate de Na, du sulfate de Na... LES EVAPORITES

18 LES EVAPORITES CONTINENTALES Les Lacs permanents Les Lacs permanents Mer Morte La Mer Morte en offre un bel exemple. LES EVAPORITES

19 LES EVAPORITES CONTINENTALES Les Lacs permanents Les Lacs permanents alimenté par une rivièresoumis à une forte évaporation1,33 C'est un lac alimenté par une rivière, le Jourdain, mais soumis à une forte évaporation: la densité de l'eau atteint 1,33. Depuis 1983, la halite précipite sur le fond. LES EVAPORITES Une flottabilité exceptionnelle

20 LES EVAPORITES CONTINENTALES répartition horizontale concentrique leur degré de solubilité On observe en général une répartition horizontale concentrique des différents dépôts (gypse - halite - nitrates) en fonction de leur degré de solubilité, les plus solubles étant localisés au centre, lorsque l'extension du lac en cours d'assèchement était la plus restreinte. évaporites continentales Cette structure particulière, la présence d'autres types de sédiments continentaux, certaines espèces minérales rares en environnement marin comme le borax, l'epsomite, le trona, la gaylussite et la glauberite permettent de reconnaître des évaporites continentales. LES EVAPORITES

21 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES intertidaux et supratidaux subtidaux de plate-forme Ces évaporites comprennent les dépôts intertidaux et supratidaux comparables à ceux qui se forment actuellement le long du Golfe Persique, de certaines zones de la côte d'Afrique du Nord… et les dépôts subtidaux de plate-forme, dont nous ne connaissons pas encore d'équivalent actuel. LES EVAPORITES

22 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts intertidaux et supratidaux Les dépôts intertidaux et supratidaux évaporites de sabkhas Ils sont appelés évaporites de sabkhas. LES EVAPORITES Ces sabkhas sont des plaines côtières développées le long de zones continentales arides. localisation et coupe dans la sebkha El Melah (Tunisie)

23 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts intertidaux et supratidaux Les dépôts intertidaux et supratidaux LES EVAPORITES comportent des éléments détritiques sables et boues Outre les évaporites, les sédiments de sabkha comportent des éléments détritiques provenant du continent (amenés par les vents, les cours d'eau) et des sables et boues provenant de la plate-forme, transportés lors de tempêtes. localisation et coupe dans la sebkha El Melah (Tunisie)

24 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts intertidaux et supratidaux Les dépôts intertidaux et supratidaux anhydritegypse dolomite Les minéraux typiques des évaporites de sabkha sont l'anhydrite, le gypse et la dolomite. LES EVAPORITES Dépôt de halite dans la Sebkha El Melah, Tunisie

25 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts intertidaux et supratidaux Les dépôts intertidaux et supratidaux s'avanceen direction de la mer stromatolithiqueboues lagonaires bioturbéescorps oolithiques Les sédiments de sabkha possèdent fréquemment une nature cyclique: au cours de la progradation (comblement progressif) de la plaine littorale, la sabkha s'avance en direction de la mer, surmontant des sédiments de type stromatolithique, des boues lagonaires bioturbées, des corps oolithiques. LES EVAPORITES

26 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts intertidaux et supratidaux Les dépôts intertidaux et supratidaux - EXEMPLE : La sebkha côtière d'Abou Dhabi La région est située sur la rive sud du Golfe Persique. chaud et sec Le climat est chaud et sec: la température de l'air varie entre 12° et 47°C, il ne tombe que 40 à 60 mm de pluie par an. Dans la lagune, la température de l'eau est comprise entre 12° et 40°C. La profondeur le long de la côte ne dépasse pas 20 m, 80 m au maximum au milieu du Golfe. LES EVAPORITES

27 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts intertidaux et supratidaux Les dépôts intertidaux et supratidaux - EXEMPLE : La sebkha côtière d'Abou Dhabi l'évaporation est intense1,50 m d'eau par an Dans ces conditions extrêmes l'évaporation est intense: elle est estimée à 1,50 m d'eau par an. La salinité est le double de la salinité marine normale. LES EVAPORITES

28 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts intertidaux et supratidaux Les dépôts intertidaux et supratidaux - EXEMPLE : La sebkha côtière d'Abou Dhabi carbonatée La sédimentation est carbonatée. Les dépôts comprennent des sables bioclastiques à bioclastes de Lamellibranches, Foraminifères, Gastéropodes, Coraux, des concrétions algaires, des sables oolitiques et des boues carbonatées. LES EVAPORITES

29 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts intertidaux et supratidaux Les dépôts intertidaux et supratidaux - EXEMPLE : La sebkha côtière d'Abou Dhabi zone subtidalestromatolithes cristaux de gypse Dans la zone subtidale prolifèrent des stromatolithes qui agglutinent les grains de sable calcaire. Des cristaux de gypse croissent et détruisent en partie les structures stromatolithiques. LES EVAPORITES

30 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts intertidaux et supratidaux Les dépôts intertidaux et supratidaux - EXEMPLE : La sebkha côtière d'Abou Dhabi zone supratidalegypseanhydritedolomite halite Dans la zone supratidale précipitent surtout le gypse, l'anhydrite, la dolomite et temporairement la halite sous forme d'un film blanc superficiel. LES EVAPORITES

31 A: Photo aérienne de la plaine d'accrétion à Abu Dhabi. a: chenal de marée sous- aquatique; b: lagune infra-tidale; c: zone intertidale à peloïdes; d: tapis algaire; e: zone supratidale (sabkha) évaporitique avec nombreuses traces d'accroissement B: séquence type de sabkha, montrant la progradation de la plaine littorale depuis un milieu subtidal jusqu'à l'émersion.

32 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts subtidaux de plate forme Les dépôts subtidaux de plate forme ne peuvent être expliquées par des dépôts de sabkha Certaines formations évaporitiques de grande extension ne peuvent être expliquées par des dépôts de sabkha. plates-formes isolées Il s'agit vraisemblablement de plates-formes isolées, nayant pas de recharge continuelle par les eaux océaniques. LES EVAPORITES

33 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts subtidaux de plate forme Les dépôts subtidaux de plate forme gypse gazon sélénitique Dans ce cas, du gypse précipite sur le fond marin, en cristaux généralement de forme prismatique, dressés comme le sont les brins d'herbe d'une prairie (gazon sélénitique). Sont associées diverses structures sédimentaires comme des cristaux cassés et redéposés, des Péloïdes, des niveaux à stromatolithes… LES EVAPORITES

34 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts subtidaux de plate forme Les dépôts subtidaux de plate forme LES EVAPORITES A: couches plissées formées de croûtes de gypse B: détail montrant les cristaux prismatiques (Messinien, Heraklea Minoea, Sicile)

35 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts subtidaux de plate forme Les dépôts subtidaux de plate forme - EXEMPLE : Les évaporites du Messinien LES EVAPORITES Le fond de la Méditerranée et ses pourtours sont recouverts d'une épaisse série évaporitique d'âge miocène supérieur (Messinien).

36 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts subtidaux de plate forme Les dépôts subtidaux de plate forme - EXEMPLE : Les évaporites du Messinien Au début du Messinien (vers 7 Ma) les échanges de la Méditerranée avec locéan ne sopéraient quavec lAtlantique par des détroits qui traversaient des régions aujourdhui localisées dans les chaînes bétique (Espagne) et rifaine (Maroc), et non par lactuel détroit de Gibraltar qui nétait pas encore ouvert. LES EVAPORITES

37 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts subtidaux de plate forme: Les dépôts subtidaux de plate forme: - EXEMPLE : Les évaporites du Messinien Mais il ne suffit pas disoler tectoniquement la Méditerranée et de lévaporer complètement pour expliquer lépisode Messinien: Lévaporation dune colonne deau de mer de 1000 m de hauteur ne déposerait, en sasséchant, quune colonne de sels de lordre de 16 mètres comportant 0.5 m de gypse, 12 m de halite et environ 3.5 m de sels de potassium et de magnésium. LES EVAPORITES

38 LES EVAPORITES MARINES PEU PROFONDES Les dépôts subtidaux de plate forme: Les dépôts subtidaux de plate forme: - EXEMPLE : Les évaporites du Messinien Le dépôt dun millier de mètres de halite et de plusieurs centaines de mètres de gypse implique donc soit des entrées permanentes ou presque permanentes deaux océaniques, quoique en quantités insuffisantes pour compenser les pertes dues à lévaporation, soit une succession de périodes dalimentation et disolement. On sait que le Messinien est une période de fluctuation du volume des glaces en antarctique et que ces fluctuations ont pu provoquer des variations sensibles du niveau océanique. LES EVAPORITES

39 LES EVAPORITES MARINES PROFONDES des critères indiscutables d'environnement profond Certains types d'évaporites, souvent laminaires, sont associées à des critères indiscutables d'environnement profond: grande continuité latérale des lamines individuelles, turbidites, absence d'algues... les lamines de gypse, d'anhydrite, de halite, alternent avec des lamines de boue ou de matière organique Dans ces évaporites, les lamines de gypse, d'anhydrite, de halite, alternent avec des lamines de boue ou de matière organique. LES EVAPORITES

40 LES EVAPORITES MARINES PROFONDES On ne connait pas de modèle actuel… Néanmoins, on observe dans les marais salants que les cristaux de sels se forment près de la surface de l'eau puis tombent au fond. D'autre part, la stratification des eaux peut entraîner une sursalure dans les couches profondes (comme dans la Mer Morte). LES EVAPORITES

41 LES EVAPORITES MARINES PROFONDES LES EVAPORITES Formation d'évaporites d'eau profonde Formation d'évaporites d'eau profonde: l'eau se stratifie, sur le fond s'accumulent des sédiments anoxiques (riches en matière organique) qui donneront plus tard des « black shales ». La couche superficielle de l'eau s'évapore et se concentre malgré l'apport latéral d'eau, les cristaux de gypse et de sel se forment et tombent au fond.


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