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Les roches évaporitiques

Laurie Bougeois

ST3 - Polytech’ Paris UPMC

22 mai 2015

Introduction Classification Environnements de dépôts Ressources naturelles

Rappel : différentes roches sédimentaires

2 / 31Roches évaporitiques

N

Roches sédimentaires

Roches carbonatéescalcaires

Roches siliceusesdiatomite

Roches carbonéescharbon, pétrole

Roches évaporitiqueshalite, gypse

Roches détritiquesconglomérats, grès


1. Introduction

2. Classification

3. Environnements de dépôts

4. Ressources naturelles


N


Ressources

Ressource

Matière première ou source d’énergie naturelle permettantde subvenir aux besoins d’organisme vivant


N

Ressources géologiques

Minérales

CarbonatéesDétritiques

SiO42- CO3

2-

Granulat constructionciments

Organiques

Évaporites

SO42-

Plâtre

Carbonées

CH4,CnH2nOn

Gaz Charbon Pétrole


Définition, applications

Évaporites

Ï sédiments résultant de l’évaporation de l’eau et de laprécipitation des sels qui y sont dissous.

Ï minéraux principaux : gypse, anhydrite, sylvite, halite


N

évaporation

overflow

évaporation

évaporites

évaporites

Précipitations

Ruissellement

infiltrations

+ rivières


Définition, applications

Évaporites

Ï sédiments résultant de l’évaporation de l’eau et de laprécipitation des sels qui y sont dissous.

Ï minéraux principaux : gypse, anhydrite, sylvite, halite

Ï Grande importance économique

toit imperméable des plus grands gisements pétroliers du monde stockage sous-terrain d’hydrocarbures, gypse : exploité pour produire le plâtre halite : salage des routes, alimentation animale, base de l’industrie

chimique des produits chlorés sylvite : engrais


N


Représentation

Ï observation du Précambrien jusqu’à aujourd’hui

Ï répartition spatiale et temporelle inégale :

bien représentées au Cambrien, Permien et Trias présente surtout en climat aride/semi-aride : entre 10 et 30° de

latitude (ceinture tropicale des hautes pression), dans conditions defroid extrême avec précipitations limitées (cf étang le plus salé dumonde en Antarctique)

Ï deux grands types :

évaporites continentales évaporites marines


N


1. Introduction

2. Classification




N


Formation des évaporites

Ï Évaporation progressive d’une colonne d’eau de mer

50% : précipitation des carbonates (calcite, dolomite) 35% : eau de mer devient saumure saturée, précipitation du gypse

(CaSO4, 2H2O) puis anhydrite (CaSO4) 10% : précipitation halite (NaCl) puis sylvite (KCl), potasses,

borates ∼0% : nitrates


N


Différentes évaporites

Gypse (CaSO4, 2H2O)


N

Gypse en fer de lanceGypse en pied d’alouette

15 cm

1 m

Gypses massifs et nodulairesGypse saccharoïde



Gypse (CaSO4, 2H2O)


N

Gypse laminé, Oligocène, Catalogne, Espagne



Anhydrite (CaSO4)


N



Halite (NaCl)


N



Sylvite (KCl)


N


1. Introduction

2. Classification




N


Différents environnements de dépôts desévaporites


N

continental marin

Grands bassins évaporitiques sous niveau eustatiqueBassins évaporitiques peu profonds

SalarsLacs intra-montagneux

Playacônes alluviaux

Plate-forme(carbonatée)

Salina

Bassinrestreint

Bassin profondasséché

0

seuil


Évaporites continentales

Ï dépôts de lacs endorhéiques en climat aride ou semi-aride

Ï minéralogie variable (fonction de la géologie régionale)

Ï répartition horizontale concentrique fonction du degré de solubilité(plus solubles au centre)


N

Modèle de bassin ferméœil de boeuf

carbonates

gypse + anhydrite

halite

sels depotasse

100 %30 %

10%

6%

évaporationVolume des saumures


Répartition des évaporites continentales

Lacs salins = playa ou salar


N



Exemple du salar d’Uyuni (Bolivie)

Ï bassin évaporitique actuel majeur

10 085 km2, 3653 m d’altitude, bassin fermé quaternaire (paléolac), 120 m d’évaporites, 11 lits.


N




Ï bassin fermé

Ï évaporation > précipitations

Ï sources naturelles de sels

embruns marins dissolution d’évaporites anciennes

(Tertiaire) dissolution de carbonates et de silicates

(HCO−3

, Na+, K+, Ca2+, Mg2+) hydrothermalisme


N





N


Évaporites marines

Ï Bassins peu profonds (sebkhas, sabkhas, sebkhras)

subsidence tectonique ⇒ accumulation de sel cristallisé sur degrandes épaisseurs


N


Évaporites marines



Ï Bassins profonds à faible recouvrement d’eau

isolés de l’océan par un seuil élevé + venues d’eau épisodiques


N


Évaporites marines





Ï Bassins profond d’eau profonde

évaporation intense ⇒ sursaturation des eaux et cristallisation dessels qui s’accumulent sur le fond marin.

dépôts réguliers s’étendant sur de grandes distances.


N


Évaporites marines





Ï Bassins profond d’eau profonde

évaporation intense ⇒ sursaturation des eaux et cristallisation dessels qui s’accumulent sur le fond marin.

dépôts réguliers s’étendant sur de grandes distances.


N

carbonates

gypse

+

anhydrite

halitesels depotasse

augmentation de la salinité

eaude

mer

évaporation

Modèle de bassinmarin à seuil


Évaporites marines : bassins peu profonds

Exemple du Golfe Persique

Ï plaines côtières développées le long de zones continentales arides,siège d’une intense évaporation

Ï sebkhas = systèmes hydrologiques complexes avec recharge due

aux inondations marines périodiques, aux apports souterrains à partir de la nappe phréatique marine


N


Évaporites marines : bassins profonds

Exemple de la crise méssinienne en Méditerranée

Ï Miocène 5.96 à 5.33 MaÏ 106 km3 d’évaporitesÏ 1600 m d’épaisseur maximaleÏ événement très court : 640 kyrs !


N




Origineւ

TectoniqueFermeture de Gibraltar

Surrection de la chaîne Bétique

ց

Climat globalglaciations/déglaciations

Climat localhumide/aride


N




Origineւ

TectoniqueFermeture de Gibraltar

Surrection de la chaîne Bétique

ց

Climat globalglaciations/déglaciations

Climat localhumide/aride

ConséquencesChute du niveau marin en Méditerranée de près de 1000 m

ւ

Incision profonde des valléesց

Évaporites


N


1. Introduction

2. Classification




N


Salines littorales

Ï exploitation du sel actuel

Salins du Midi à Aigues Mortes = bassins évaporitiques artificiels. On modifie le niveau de base (digues, vannes...) pour alimenter les

bassins entre chaque phase d’évaporation. Exploitation du sel (Chlorure de sodium) actuel (alimentation)


N


Salar de Uyuni

Ï exploitation des sels de lithium

lacs de l’altiplano = séries de lacs séparés par des seuils ⇒

remplissage et évaporations au grès des périodes humides/arides précipitation d’évaporites = recueil des lessivats de socle et

d’évaporites anciennes ⇒ Concentration des ions (Lithium)


N


Évaporites Oligocène de Camargue :Salines de Vauvert

Ï exploitation de sel gemme pour l’industrie

exploitation par forages entre 2500 et 3000 m Injection d’eau dans un puits dissolution du sel ⇒ saumure pompée

par un second puits.


N

NW SE

0km

2

4

6

8

0

2

4

6

8

Vaunage La Jassette PierrefeuAubord Albaron Vaccarès

Nîmes Fault

Crétacé

Benedicto, 1996


Évaporites Éocène-Oligocène du riftOuest–Européen

Ï potasse d’Alsace


N

Strasbourg

Lyon

Grenoble

Nice

Mtp

Mar.

Valence

Bresse

Rhine Graben

Camargue

Gulf of Lion

Durance

Molasse B

asin

Valencia Trough

Limagne

Saone

Normal fault

Extension direction

Isopaches of synrift sedimentation

0

1000

2000

4000

3000

100km

Valle-

Penedès

Bar.


Gypse Paléogène du bassin de Paris

Ï matière première du plâtre


N

Carrière de Cormeille

Gypse CaSO4, 2H2O

Chauffage à 120°C

Plâtre CaSO4, H2O

H2O

Gâchage

prise H2O


Bassin évaporitique du fossé bressan (Etrez)

Ï stockage d’hydrocarbures gazeux

création de "poires de dissolution" par injection d’eaux douces


N


Affleurements


N

Casse déserte

Cargneule


Affleurements


N

Mine de Realmonte(Sicile)

Mine de Varangeville(Meurthe et Moselle)

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