Pétrographie et minéralogie TP6 – roches sédimentaires TP7 – roches magmatiques TP8 – roches métamorphiques But: description, classification et identification macroscopique

TP6 – roches sédimentaires http://objectif-terre.unil.ch/ Cours niveau 1 et 2 – Introduction à la sédimentologie

Source et genèse des roches sédimentaires

Source et genèse des roches sédimentaires Le cycle sédimentaire Les particules, sediments et roches s’inscrivent dans un cycle sedimentaire qui implique une succession de processus (1) alteration de la roche mere (2) transport et erosion (3) sedimentation et (4) diagenese Ce cycle aboutie a la formation de roches sedimentaires = ce sont le resultat de processus exogenes (voir ci-dessus). L’essentiel de ces roches sont formees par consolidation de sediments a quelques kilometres de profondeur Attention: ne pas confondre sediments et roches sedimentaires. Sediment = accumulation non-consolidees de particules d’origine minerales, organique ou chimique.

Source et genèse des roches sédimentaires Le cycle sédimentaire Roche sédimentaire ≠ sédiment accumulation non-consolidée de particules d’origine minérale, organique ou chimique. L’essentiel de ces roches sont formées par consolidation de sédiments à quelques kilomètres de profondeur

Cette rivière transporte des sédiments provenant de l’altération de montagnes en Alaska Courtesy of Bruce Molnia, Terra Photographics

Source et genèse des roches sédimentaires Processus exogènes Alteration mecanique et chimique de la roche mere: erosion mecanique aboutie a la formation de prod detritiques. Elle est favorisees par la nature de la roche, la presence d’heterogeneites (fractures), variations climatiques alteration chimique permet de mettre en solution dans l’eau des elements chiomiques provenant des mineraux de la roche mere. Processus tres intense en climat humide et chaud. Mise en solution diferentiel cad qu’elle va dependre du type d’elememts. Ie tous les elements n’ont pas la meme solubilite Transport: moteur = gravite, vent, eau, glace etc l’eau etant l’agent principal par roulement et/ou en suspension pour les elements detritique. Pour les ions en solutions seule la suspension intervient Pendant le transport on peut avoir egalement de l’erosion. Cette erosion par le transport est illustree par le caractere plus ou moins emousse des elements detritiques Sedimentation: les depots sedimentaires s’accumulenmt dans les bassins lorsque les conditipons les y obligent (forces hydrodynamique pour les particules detriques et conditions thermodtnamique (ie solubilite) pour les ions en solutions). On distingue les depots continentaux (lacustres, fluvitiles, eoliens) et les depots marins (de cotes, plateaux et talus continental et de plaines abyssales) Diagenese = regroupe les processus de transformations de sediments meubles en roche sedimentaires consolidees = compaction, deshydratation, cimentation, recristallisation) Altération physique, chimique et biologique

Source et genèse des roches sédimentaires Exemple d’altération physique gélifraction (alternance gel-degel)

Source et genèse des roches sédimentaires Exemples d’altération chimique Dissolution : NaCl + H2O = Na+ + Cl- + H2O Hydrolyze acide (carbonates ou silicates)

Source et genèse des roches sédimentaires Exemples d’altération biologique plantes (racines), animaux, protistes (bactéries) etc etc

Source et genèse des roches sédimentaires Processus exogènes Alteration mecanique et chimique de la roche mere: erosion mecanique aboutie a la formation de prod detritiques. Elle est favorisees par la nature de la roche, la presence d’heterogeneites (fractures), variations climatiques alteration chimique permet de mettre en solution dans l’eau des elements chiomiques provenant des mineraux de la roche mere. Processus tres intense en climat humide et chaud. Mise en solution diferentiel cad qu’elle va dependre du type d’elememts. Ie tous les elements n’ont pas la meme solubilite Transport: moteur = gravite, vent, eau, glace etc l’eau etant l’agent principal par roulement et/ou en suspension pour les elements detritique. Pour les ions en solutions seule la suspension intervient Pendant le transport on peut avoir egalement de l’erosion. Cette erosion par le transport est illustree par le caractere plus ou moins emousse des elements detritiques Sedimentation: les depots sedimentaires s’accumulenmt dans les bassins lorsque les conditipons les y obligent (forces hydrodynamique pour les particules detriques et conditions thermodtnamique (ie solubilite) pour les ions en solutions). On distingue les depots continentaux (lacustres, fluvitiles, eoliens) et les depots marins (de cotes, plateaux et talus continental et de plaines abyssales) Diagenese = regroupe les processus de transformations de sediments meubles en roche sedimentaires consolidees = compaction, deshydratation, cimentation, recristallisation) Altération physique, chimique et biologique Transport (gravité, eau, vent, glace…)

Source et genèse des roches sédimentaires Exemples de mécanismes de transport glace

Source et genèse des roches sédimentaires Exemples de mécanismes de transport glace vent

Source et genèse des roches sédimentaires Processus exogènes Alteration mecanique et chimique de la roche mere: erosion mecanique aboutie a la formation de prod detritiques. Elle est favorisees par la nature de la roche, la presence d’heterogeneites (fractures), variations climatiques alteration chimique permet de mettre en solution dans l’eau des elements chiomiques provenant des mineraux de la roche mere. Processus tres intense en climat humide et chaud. Mise en solution diferentiel cad qu’elle va dependre du type d’elememts. Ie tous les elements n’ont pas la meme solubilite Transport: moteur = gravite, vent, eau, glace etc l’eau etant l’agent principal par roulement et/ou en suspension pour les elements detritique. Pour les ions en solutions seule la suspension intervient Pendant le transport on peut avoir egalement de l’erosion. Cette erosion par le transport est illustree par le caractere plus ou moins emousse des elements detritiques Sedimentation: les depots sedimentaires s’accumulenmt dans les bassins lorsque les conditipons les y obligent (forces hydrodynamique pour les particules detriques et conditions thermodtnamique (ie solubilite) pour les ions en solutions). On distingue les depots continentaux (lacustres, fluvitiles, eoliens) et les depots marins (de cotes, plateaux et talus continental et de plaines abyssales) Diagenese = regroupe les processus de transformations de sediments meubles en roche sedimentaires consolidees = compaction, deshydratation, cimentation, recristallisation) Altération physique, chimique et biologique Transport (gravité, eau, vent, glace…) Sédimentation dans un bassin

Source et genèse des roches sédimentaires Exemples de structures produit par sédimentations strates ou couches sédimentaires

Source et genèse des roches sédimentaires Processus exogènes Alteration mecanique et chimique de la roche mere: erosion mecanique aboutie a la formation de prod detritiques. Elle est favorisees par la nature de la roche, la presence d’heterogeneites (fractures), variations climatiques alteration chimique permet de mettre en solution dans l’eau des elements chiomiques provenant des mineraux de la roche mere. Processus tres intense en climat humide et chaud. Mise en solution diferentiel cad qu’elle va dependre du type d’elememts. Ie tous les elements n’ont pas la meme solubilite Transport: moteur = gravite, vent, eau, glace etc l’eau etant l’agent principal par roulement et/ou en suspension pour les elements detritique. Pour les ions en solutions seule la suspension intervient Pendant le transport on peut avoir egalement de l’erosion. Cette erosion par le transport est illustree par le caractere plus ou moins emousse des elements detritiques Sedimentation: les depots sedimentaires s’accumulenmt dans les bassins lorsque les conditipons les y obligent (forces hydrodynamique pour les particules detriques et conditions thermodtnamique (ie solubilite) pour les ions en solutions). On distingue les depots continentaux (lacustres, fluviatiles, eoliens) et les depots marins (de cotes, plateaux et talus continental et de plaines abyssales) Diagenese = regroupe les processus physiques et chimiques de transformations de sediments meubles en roche sedimentaires consolidees = compaction (reduction de la porosite), dissolution (mise en solution d’elements chimiques dues a l’effet de pression), deshydratation, cimentation (precipitation de mineraux dan sles pores des sediments), recristallisation. La diagenese est intimement lie a l’augmentation de la temperature et de la pression au cours de l’accumulation progressive de sediments Altération physique, chimique et biologique Transport (gravité, eau, vent, glace…) Sédimentation dans un bassin Diagenèse

Source et genèse des roches sédimentaires Processus de la diagenèse compaction et dissolution (due à une augmentation de la pression en profondeur) Perte en eau contenue dans les pores + augmentation de la densité

Source et genèse des roches sédimentaires Processus de la diagenèse compaction et dissolution (due à une augmentation de la pression en profondeur) dissolution

Source et genèse des roches sédimentaires Processus de la diagenèse compaction et dissolution cimentation (precipitation de minéraux dans les pores – réduction de la porosité) grains Ciment carbonatés Précipitation si conditions physico-chimique (pH, T, saturation) sont favorables

Source et genèse des roches sédimentaires Processus de la diagenèse compaction et dissolution cimentation recristallisation (substitution d’un mineral par un autre – effet de T et P avec ou sans changement de volume)

Classification des roches sédimentaires

Classification des roches sédimentaires Deux types de classifications: (1) classification génétique (2) classification minéralogique Roches detritiques = composes de debris arraches par erosion mecanique de la roche mere et depose par decantation. Elles sont donc essentiellement composes de mineraux resistant a la mise en solution comme le quartz, les feldspaths, la muscovite et aussi de fragments rocheux = clastes. Ces clastes sont “collles” par un ciment d’origine chimique (ciment siliceux = opale, calcedoine et qtz) = fraction authigene Ex: gres, conglomerats (breches et poudingues)

Classification des roches sédimentaires Roches détritiques: classement en fonction de la granulométrie des clastes Conglomérat (poudingue)

Classification des roches sédimentaires Roches détritiques: classement en fonction de la granulométrie des clastes Conglomérat (brèche)

Classification des roches sédimentaires Roches détritiques: classement en fonction de la granulométrie des clastes Grés (consolidation de sable)

Classification des roches sédimentaires Roches détritiques: grés - classement en fonction de leur maturité = % de matrice et en fonction de la composition minéralogique Diminution de la maturité Diminution de la maturité

Classification des roches sédimentaires Roches détritiques: classement en fonction de la granulométrie des clastes Pélites (granulométrie fine)

Classification des roches sédimentaires Deux types de classifications: (1) classification génétique (2) classification minéralogique roches d'origines chimiques = après mise en solution dans l'eau et transport en solution  ces roches sont déposées par précipitation (si on atteint les conditions de saturation) – ex: (roche saline), calcaire des stalactite (roche carbonatée), gypse, silex… roches biochimiques = participation directe ou indirecte des organismes dans les processus de precipitation ou d'accumulation – ex: calcaire coquiller (roche carbonatée), radiolarite (roche siliceuse)

Classification des roches sédimentaires Roches d’origines chimiques et biochimiques:  classement en fonction de la composition chimique ROCHES CARBONATEES ROCHES SILICEUSES ROCHES ALUMINEUSES ROCHES EVAPORITIQUES Roches carbonatees – constitues de mineraux caracterises par le radical CO3 (calcite ou aragonite) dolomie (Ca,MgCO3). Ces elements proviennent du lessivage des roches continentales

Classification des roches sédimentaires ROCHES CARBONATEES (calcaires) Minéraux caractérisés par le radical CO3 - calcite et aragonite CaCO3 - dolomite Ca,Mg(CO3)2 Très grandes variétés Roches carbonatees – constitues de mineraux caracterises par le radical CO3 (calcite ou aragonite) dolomie (Ca,MgCO3). Ces elements proviennent du lessivage des roches continentales

Classification des roches sédimentaires ROCHES CARBONATEES (quelques exemples) Roches carbonatees – constitues de mineraux caracterises par le radical CO3 (calcite ou aragonite) dolomie (Ca,MgCO3). Ces elements proviennent du lessivage des roches continentales

Classification des roches sédimentaires ROCHES CARBONATEES (quelques exemples) Roches carbonatees – constitues de mineraux caracterises par le radical CO3 (calcite ou aragonite) dolomie (Ca,MgCO3). Ces elements proviennent du lessivage des roches continentales

Classification des roches sédimentaires ROCHES SILICEUSES Constituées de silice très finement cristallisée (quartz ou calcédoine) Origine biochimiques (radiolarites, diatomites = roches formées par accumulation d’organismes produisant un squelettes siliceux – radiolaire et diatomées) Origine chimiques = silex

Classification des roches sédimentaires ROCHES EVAPORITIQUES Roche monominérales formées par évaporation des solutions contenant les sels dissous Exemple = gypse CaSO4, H2O = halite NaCl

Classification des roches sédimentaires Deux types de classifications: (1) classification génétique (2) classification minéralogique roches combustibles = roches provenant essentiellement de la decomposition de tres grandes quantites de matieres organiques (plancton surtout). ex de roches de composition carbonees = charbon, petrole, schistes bitumineux. roches residuelles = En climat tropicale, la roche mère est intensément lessivé et seule les éléments les plus insolubles subsistent (Fe, AL, Si). Leur accumulation superficielle forme ces roches résiduelles sous formes de croûte . ex: latérites, bauxite (riche en Al2O3)

Plan d’étude d’une roche sédimentaire

Plan d’étude d’une roche sédimentaire Caractères généraux de la roche - couleur - densité - porosité - cohésion - structure d’ensemble (massive, litée) - texture (isogranulaire, hétérogranulaire, presence d’une matrice…) Caractères des constituants (1) Clastes - taille - forme - proportion - critères d’identification (durete, test HCl…) - si clastes biologiques (classe, genre) - si clastes lithiques (description complete) (2) Liant - matrices ou ciment - critères d’identification (dureté, test HCl…) Conclusion: Nom de la roche = grés grossier, feldspathique à ciment carbonates

SCHEMA CORRECTEMENT ANNOTE AVEC ECHELLE