-35 -25 Ma : les grès sous la plage à Gif Sur YvetteIntroduction à la sédimentologie et à la stratigraphie

Jocelyn Barbarand – bâtiment 504 – jocelyn.barbarand@u-psud.fr

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