-35 -25 Ma : les grès sous la plage à Gif Sur Yvette Introduction à la sédimentologie et à la stratigraphie Jocelyn Barbarand – bâtiment 504 – jocelyn.barbarand@u-psud.fr

DÉFINITIONS Sédiment : ensemble constitué par la réunion de particules plus ou moins grosses ou de matières précipités ayant, séparément, subi un certain transport. Les matériaux des sédiments peuvent par exemple provenir de l’érosion de roches antérieures ou résulter d’une activité organique (accumulation de coquilles). Roche sédimentaire : roches exogènes, roches formées à la surface de la terre, représentant 5% du volume de la croûte terrestre et 75% de la surface de la terre. Elles sont très variées car leur genèse dépend de nombreux facteurs : nature initiale des matériaux désagrégés et altérés, types d’altération, mode de transport, zones de dépôt, modalités de la diagenèse.

CYCLE DES ROCHES

Roches métamorphiques Répartition des 3 classes de roches Roches magmatiques Roches sédimentaires Roches métamorphiques en volume de croûte en surface

Les roches sédimentaires : 3 principaux types Roches sédimentaires détritiques (silicoclastiques) Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques

Caractéristiques principales des roches silicoclastiques Composition Grain (Quartz, Feldspaths …) Matrice Ciment Texture Taille des grains Morphologie des grains Arrangement et orientation des grains Structure Chimique Biologique De déformation Courants

GRANULOMÉTRIE

Roches détritiques

LES PRINCIPAUX MINÉRAUX DES ROCHES

Terre entière Croûte Autre Al (1.1%) Na (2.1%) Ca (1.1 %) K (2.3 %) Ni (2.4 %) Mg (13 %) Si (15 %) O (30 %) Fe (35 %) S (1.9 %) Ca (1.1 %) Na (2.1%) Mg (4 %) Fe (6 %) Al (8 %) Si (28 %) O (46 %) Ca (2.4 %) K (2.3 %)

STRATIFICATION OBLIQUE

LES ROCHES BIOCHIMIQUES Intervention de la

LES ROCHES BIOCHIMIQUES Intervention des organismes vivants (végétaux et animaux)

TYPES DE GRAINS Grains non squelettiques Grains squelettiques

RÉPARTITION DES ASSEMBLAGES « FORAMOL » ET « CHLOROZOAN »

LE CYCLE DES ROCHES Altération mécanique Altération chimique EAU Dissolution Oxydation Hydratation Hydrolyse

Altération mécanique : fragmentation des roches Décompression, gel/dégel, gravité, activité biologique

Altération chimique : rôle de l’eau Dissolution CaCO3 + H2CO3 -> Ca2+ + 2(HCO3)-

Oxydation 3Fe2+SiO3 -> Fe3O4 + 3SiO2 pyroxène magnétite Déshydratation 2FeO OH -> Fe2O3 + H20 goethite hématite

Hydrolyse 4KAlSi3O8 + 4H+ + 2H2O -> 4K+ + Al4Si4O10(OH)8 + 8 SiO2 feldspath kaolinite

Formation de roches résiduelles Roches riches en Al et en Fe Latérites Bauxites

Agents de transport des sédiments Gravité Vent Eau

Agents de transport des sédiments Gravité Vent Eau

Formation de rides (dunes) saltation accumulation glissement

DUNES

Agents de transport des sédiments Gravité Vent Eau

Diagramme de Hjulstrom

Transport et taille

Embouchure de l’Amazone

Dépôt des sédiments par décantation par les courants

STRATIFICATION

Dépôt des sédiments par décantation par les courants

Sédimentation fluviatile

Structures obliques

Les courants

Compaction d’un calcaire coquillier Lithification et diagenèse Compaction d’un calcaire coquillier Compaction des grès compaction dissolution cimentation recristallisation

Sable grès

Distinction matrice - ciment

Lithification et diagenèse compaction dissolution cimentation recristallisation

Roches sédimentaires détritiques Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques bloc / gravier ---> conglomérat ou brèche sable ---> grès silt ---> shale argile ---> argilite

Roches sédimentaires détritiques Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques bloc / gravier ---> conglomérat ou brèche sable ---> grès silt ---> shale argile ---> argilite

Roches sédimentaires détritiques Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques bloc / gravier ---> conglomérat ou brèche sable ---> grès silt ---> shale argile ---> argilite

Roches sédimentaires détritiques Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques bloc / gravier ---> conglomérat ou brèche sable ---> grès silt ---> shale argile ---> argilite

Roches sédimentaires détritiques Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques Les roches sédimentaires chimiques se forment par précipitation à partir d’une solution chargée en espèces dissoutes. La plupart de ces roches ne contiennent qu'un minéral important: gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) sel gemme (halite, NaCl) chert (minéraux de silice amorphes, SiO2)

Evaporites

Evaporites du Messinien sel gypse

Evaporation de la méditerranée ?

Roches sédimentaires détritiques Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) sel gemme (halite, NaCl) chert (minéraux de silice amorphes, SiO2)

Roches sédimentaires détritiques Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) sel gemme (halite, NaCl) chert (minéraux de silice amorphes, SiO2)

Roches sédimentaires détritiques Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) sel gemme (halite, NaCl) chert (minéraux de silice amorphes, SiO2)

Roches sédimentaires détritiques Roches sédimentaires chimiques Roches sédimentaires biogéniques Les roches biogéniques résultent de la lithification de sédiments organiques ou de sédiments riches en matières organiques