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-35 -25 Ma : les grès sous la plage à Gif Sur YvetteIntroduction à la sédimentologie et à la stratigraphie
Jocelyn Barbarand – bâtiment 504 – [email protected]
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.
DÉFINITIONS
CYCLE DES ROCHES
Répartition des 3 classes de roches
Roches magmatiques
Roches sédimentaires
Roches métamorphiques
en volume de croûte en
surface
Roches sédimentaires détritiques (silicoclastiques)Roches sédimentaires chimiquesRoches sédimentaires biogéniques
Les roches sédimentaires : 3 principaux types
Caractéristiques principales des roches silicoclastiques
Composition
Texture
Structure
Taille des grainsMorphologie des grainsArrangement et orientation des grains
ChimiqueBiologiqueDe déformationCourants
Grain (Quartz, Feldspaths …)MatriceCiment
GRANULOMÉTRIE
Roches détritiques
Rudites Arénites Lutites> 2 mm 62,5 µm < taille < 2 mm < 62,5 µm
Roches meubles Roches meubles Roches meublesAgglomérats, Cailloutis Sables (quartzeux, micacés …) Sablons, vases, limons, loess
Roches consolidées Roches consolidées Roches consolidéesConglomérats Microconglomérats, arkoses Argiles, argilites, pélites
(poudingues, brèches) Grauwcke, grès, grès quartzeux Ardoises, schistes ardoisiersquartzites
Minéral Composition chimique Quartz SiO2 Feldspaths potassiques (K,Na)AlSi3O8 FELSIQUE Feldspaths Plagioclases NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8 Muscovite KAl2[Si3AlO10(OH,F)2] Biotites (K,Mg,Fe,Al)Si3O10(OH)2 Amphiboles (Mg,Fe,Ca,Na)Si8O22(OH,F)
2
MAFIQUE Pyroxènes (Mg,Fe,Ca,Na)SiO3 Olivines (Mg,Fe)2SiO4
LES PRINCIPAUX MINÉRAUX DES ROCHES
Terre entière Croûte
Al (1.1%)Autre
Ni (2.4 %)Mg (13 %)
Si (15 %)
O (30 %)
Fe (35 %)
S (1.9 %)Ca (1.1 %)
Na (2.1%)Autre
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)
Grains squelettiques
Grains non squelettiques
TYPES DE GRAINS
RÉPARTITION DES ASSEMBLAGES « FORAMOL » ET « CHLOROZOAN »
Altération mécanique
Altération chimique EAU
• Dissolution• Oxydation• Hydratation• Hydrolyse
LE CYCLE DES ROCHES
Altération mécanique : fragmentation des roches
Décompression, gel/dégel, gravité, activité biologique
Altération chimique : rôle de l’eau
• Dissolution
CaCO3 + H2CO3 -> Ca2+ + 2(HCO3)-
• Oxydation
• Déshydratation
3Fe2+SiO3 -> Fe3O4 + 3SiO2
2FeO OH -> Fe2O3 + H20
pyroxène magnétite
goethite hématite
• Hydrolyse
4KAlSi3O8 + 4H+ + 2H2O -> 4K+ + Al4Si4O10(OH)8 + 8 SiO2
feldspath kaolinite
Formation de roches résiduelles
• Latérites• Bauxites•
Roches riches en Al et en Fe
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
Lithification et diagenèse
• compaction• dissolution• cimentation• recristallisation
Compactiondes grès
Compaction d’un calcaire coquillier
Sable grès
Distinction matrice - ciment
Lithification et diagenèse
• compaction• dissolution• cimentation• recristallisation
Roches sédimentaires détritiquesRoches sédimentaires chimiquesRoches sédimentaires biogéniques
bloc / gravier ---> conglomérat ou brèche
sable ---> grès silt ---> shale
argile ---> argilite
bloc / gravier ---> conglomérat ou brèche
sable ---> grès silt ---> shale
argile ---> argilite
Roches sédimentaires détritiquesRoches sédimentaires chimiquesRoches sédimentaires biogéniques
bloc / gravier ---> conglomérat ou brèche
sable ---> grès silt ---> shale
argile ---> argilite
Roches sédimentaires détritiquesRoches sédimentaires chimiquesRoches sédimentaires biogéniques
bloc / gravier ---> conglomérat ou brèche
sable ---> grès silt ---> shale
argile ---> argilite
Roches sédimentaires détritiquesRoches sédimentaires chimiquesRoches 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)
Roches sédimentaires détritiquesRoches sédimentaires chimiquesRoches sédimentaires biogéniques
Evaporites
selgypse
Evaporites du Messinien
Evaporation de la méditerranée ?
gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) sel gemme (halite, NaCl)chert (minéraux de silice amorphes, SiO2)
Roches sédimentaires détritiquesRoches sédimentaires chimiquesRoches sédimentaires biogéniques
gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) sel gemme (halite, NaCl)chert (minéraux de silice amorphes, SiO2)
Roches sédimentaires détritiquesRoches sédimentaires chimiquesRoches sédimentaires biogéniques
gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O) sel gemme (halite, NaCl)chert (minéraux de silice amorphes, SiO2)
Roches sédimentaires détritiquesRoches sédimentaires chimiquesRoches sédimentaires biogéniques
Les roches biogéniques résultent de la lithification de sédiments organiques ou de sédiments riches en matières organiques
Roches sédimentaires détritiquesRoches sédimentaires chimiquesRoches sédimentaires biogéniques