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TP Pétrologie sédimentaire

Introduction

BOUR Ivan

Laboratoire de géologie de Lyon

Université Claude Bernard Lyon 1

2 grandes catégories

Roches sédimentaires Roche exogènes qui représentent 5 % en volume de la croûte

terrestre et en couvrent 75 % de la surface

roches sédimentaires détritiques terrigènes roches sédimentaires chimiques roches sédimentaires biogéniques

3 grandes catégories selon leur mode de formation :

LES PRINCIPALES ROCHES SEDIMENTAIRES

Classification des roches sédimentaires selon leur composition : - Roches silicoclastiques, - Roches carbonatées, - Evaporites, - Roches volcanoclastiques ou pyroclastiques, - Roches carbonées, - Roches siliceuses, - Roches manganésifères, - Roches phosphatées,…

Volcano-

clastiques

Silico-

clastiquesCarbonatˇ es

Carbonˇ es

(et autres)Evaporites

Sans grainsAvec grains

(Provenant de

roches

prˇ existantes)

Fragments

lithiques

(Coquilles

Tests

Os

etc.)

Fragments

biog¸ nes

(Carbonates

Sulfates

Chlorures

etc.)

Prˇ cipitˇ s

chimiques

Fragments

de minˇ raux

(Quartz

Mica

Feldspath

etc.)

Clˇ de dˇ termination des principales familles des roches s ˇ dimentaires

D'apr¸ s Nichols, 1999, simplifiˇ

Fragments de minéraux

Carbonates Carbonates

Précipités chimiques

Fragments biogènes

Clé de détermination des principales familles de roches sédimentaires

D’après Nichols, 1999, simplifié

Principaux objectifs de l’étude des roches sédimentaires : La reconstitution des paléoenvironnements et de la paléogéographie,

Comprendre le mode et le contexte de dépôt, Information sur la tectonique et le climat.


• bloc / gravier conglomérat ou

brèche

• sable grès

• silt shale

• argile argilite


Sédiment meuble Roche

lithification


• bloc / gravier conglomérat ou

brèche

• sable grès

• silt shale

• argile argilite



Les roches sédimentaires chimiques se forment par la lithification des précipités chimiques (organiques ou inorganiques). La plupart de ces roches ne contiennent qu'un minéral important:

• sel gemme (halite, NaCl)

• gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O)

• chert (minéraux de silice amorphes, SiO2)

• phosphate (apatite, Ca5(PO4)3(OH,F,Cl))

• […]



• sel gemme (halite, NaCl)

• gypse (gypse, CaSO4 · 2H2O)

• chert (minéraux de silice amorphes, SiO2)

• phosphate (apatite, Ca5(PO4)3(OH,F,Cl))

• […]


Les roches biogéniques résultent de la lithification de sédiments organiques ou de sédiments riches en matières organiques



IDENTIFICATION DES CONSTITUANTS

Composition – texture - structure

Composition : • Grains composants les plus grossiers (>20-30 µm)

minéraux, fragments de minéraux, fragments lithiques, fragments organogènes (bioclastes), macro ou micro fossiles, grains enrobés, péloïdes.

• Matrice fraction fines qui entoure les grains (<20-30 µm), • Porosité espace entre les grains non comblé, • Ciment cristaux remplissant la porosité postérieur à la

formation de la roche. Important : Les grains se déposent en 1er, la cimentation est un processus post-dépôt.

Les différents constituants d'un calcaire ou d’une roche détritique en lame mince sont :

- les GRAINS (=éléments figurés =corpuscules),

- la MATRICE (=la boue qui s'est infiltrée entre les grains, pendant le dépôt),

- le CIMENT (=la calcite ou l'aragonite qui précipite entre les grains après le dépôt)

- et la POROSITE (qui peut être emplie d'eau, d'air, d'hydrocarbures). Dans le schéma ci-dessus, la porosité est représentée en bleu.


grains; matrice; ciment; porosité

Texture : • Proportion entre grains, matrice, ciment, porosité, • Grains (grain-supported) ou matrice (mud-supported) supportant la charpente de la roche, • Taille des grains granulométrie, • Forme des grains la taille et la forme peuvent donner une

indication du type de transport, • Tri granulométrique des grains plus le tri est efficace, plus le transport a été long (Rque : pas toujours vrai on peut avoir

des grains de différentes tailles mais avec le même poids), • Dureté des grains.





Structure : Organisation des grains de la roches

- variation de la taille des grains, - lamination (plane-parallèle, onduleuse, … - bioturbation : trace d’activité d’organisme, - tapis microbiens

Roches carbonatées

Notion de microfaciès sédimentaire

Les roches carbonatées peuvent être classées en fonction de leur : - composition chimique ou minéralogique,

- propriétés physiques comme leur porosité, - texture, matrice ou ciment et grains.

CLASSIFICATION DES ROCHES CARBONATEES

CLASSIFICATION DE FOLK Allochems

On considère que les constituants majeurs des calcaires sont : - les "allochems" (grains, corpuscules, éléments figurés) : * les intraclastes : sédiments remaniés; * les pellets : grains ovoïdes de micrite de taille inframillimétrique ; * les oolithes ; * les fossiles, bioclastes et grains squelettiques ; - la matrice (micrite) ; - le ciment (sparite).

D’a

prè

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2.u

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CLASSIFICATION DE DUNHAM Orthochems

Constituants originaux

non cimentés pendant la

sédimentation

Grains non jointifs Grains jointifs Grains jointifs et absence de micrite

Mud-supported Grain-supported

Grain-supported D’après Boulvain (http://www2.ulg.ac.be/geolsed)

EXEMPLE

mudstone (la boue calcaire ou matrice est

seule présente)

wackestone à globigérines

packstone à brachiopodes grainstone à ooïdes

Clic

hés B

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Roches détritiques (ou silicoclastiques)

CLASSIFICATION DES ROCHES DETRITIQUES

Taille des grains

Roche non consolidée Roche consolidée (mm)

CAILLOUTIS ET BLOCS

GRAVIER

Très grossier

Gross ier

Moyen

Fin

Très fin

SILT

ARGILE

CONGLOMERAT

MICROCONGLOMERAT

Très grossier

Gross ier

Moyen

Fin

Très fin

SILTITE

ARGILITE

SABLE

GRES

10

2

1

0,5

0,25

0,125

0,063

0,002

Classe

RUDITES

ARENITES

LUTITES

Classification d’Udden et Wentworth

Classification de Pettijohn et al., 1987 : critères minéralogiques vs pourcentages de matrice

Le petit triangle à droite suggère une classification des greywackes lithiques sur base de la nature des fragments rocheux


litharénite

D’a

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Classification de Pettijohn et al., 1987 : critères minéralogiques vs pourcentages de matrice

Le petit triangle à droite suggère une classification des greywackes lithiques sur base de la nature des fragments rocheux


litharénite

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