roche (suite)

Les roches sédimentaires

Constitution

Les constituants des roches sédimentaires peuvent être classés en quatre catégories.

• Les minéraux détritiques. Ils proviennent de l’érosion de roches préexistantes, et leur variété peut donc être très grande. Tous les minéraux des roches éruptives, métamorphiques, ou d’anciennes roches sédimentaires peuvent entrer dans cette catégorie.

Toutefois, par suite de leurs propriétés mécaniques et chimiques, seuls quelques minéraux jouent un rôle primordial : le quartz, les argiles et, dans une moindre mesure, les feldspaths et les micas.

• Les minéraux d’altération. Ils dérivent de la modification chimique de minéraux préexistants. Ils se forment sur les continents au cours de l’altération. Les principaux sont les minéraux argileux, mais certains oxydes ou hydroxydes de fer et d’aluminium jouent un rôle non négligeable.

• Les minéraux résultant d’une précipitation chimique. Ces sels peuvent précipiter directement (sel gemme ; certains carbonates) ou être soustraits au milieu par l’intermédiaire d’organismes vivants (carbonates, phosphates...).

• Enfin, l’évolution de matières organiques peut donner naissance à des roches carbonées comme les charbons nu les pétroles.

Genèse

Les roches sédimentaires résultent d’une série de phénomènes dont les principaux sont :
altération → érosion → transport → sédimentation → diagenèse.

• Altération et érosion. L’agent essentiel de l’altération est l’eau, dont l’action parvient à provoquer l’hydrolyse, la dissolution de pratiquement tous les minéraux.

Elle a pour conséquence la ségrégation chimique des divers éléments constitutifs de la roche qui affleure et est altérée (roche mère). Une partie de ces éléments (les plus solubles) est entraînée en solution et constitue la phase migratrice, les autres restent intacts ou se recombinent sur place (phase résiduelle) sous forme d’argiles ou d’hydroxydes et oxydes divers. Selon l’intensité de l’altération, on pourra observer divers stades.

L’érosion est avant tout caractérisée par une ablation mécanique des roches ou de leurs éléments constitutifs. Son intensité varie en fonction du climat, de l’importance des reliefs, de la stabilité tectonique de la région. Schématiquement, les régions aplanies, à climat chaud et humide et tectoniquement stables sont le siège d’une altération profonde. Elles livrent aux cours d’eau des produits en solution. Ces paysages extrêmes sont exceptionnels et, généralement, la nature et la quantité de matière livrée aux cours d’eau (agents du transport) résultent d’un équilibre entre les processus d’altération et d’érosion.

• Transport. Au cours du transport, réalisé dans les rivières et les fleuves, les composés solubles peuvent subir certaines modifications, mais le phénomène essentiel est l’usure et la fragmentation des produits solides. Les caractéristiques mécaniques de ces produits déterminent leur résistance au transport. Pratiquement, tous les minéraux essentiels des roches endogènes se désagrègent au cours du transport, mais le quartz, dont la dureté est très grande, résiste. D’autre part, les argiles résistent aussi, car elles flottent, sont transportées en suspension et, de ce fait, ne subissent pas de choc ou d’usure notable. Dans les embouchures, on trouvera donc surtout du quartz, des argiles et, naturellement, les composés transportés sous forme de solutions. Si la vitesse du courant devient trop faible, une partie des matériaux transportés peut se sédimenter.

Les rapports entre érosion, transport et sédimentation peuvent être schématisés dans un diagramme indiquant la vitesse nécessaire pour qu’un cours d’eau puisse éroder, transporter ou déposer des particules de diamètre variable.

• Sédimentation. La sédimentation des particules détritiques est particulièrement active à la périphérie des continents et sur le plateau continental, c’est-à-dire sur une zone sous-marine dont la profondeur excède rarement de 150 à 200 m et qui prolonge directement, en mer, les terres émergées. Toutefois, une partie des particules détritiques peut être entraînée dans des zones plus profondes grâce à l’existence de cañons sous-marins et de courants violents (courants de turbidité). De plus, les particules les plus fines migrent lentement vers le large et forment, dans les plaines abyssales, les argiles des grands fonds.

La sédimentation chimique ou biochimique est également active en bordure des continents, où de nombreux organismes soustraient à l’eau de mer le calcium nécessaire à la formation de leur test (coquille) calcaire, et, après la mort des organismes, ces tests s’accumulent sur le fond. La précipitation chimique directe est plus rare, et la formation de sel gemme, par exemple, nécessite des conditions particulières (concentration de l’eau de mer).

Le dépôt des sédiments dans les mers, milieu où se trouvent de nombreux êtres vivants, explique pourquoi ces roches se présentent sous forme de bancs successifs, de strates, et renferment souvent des fossiles.

• Diagenèse. Lorsqu’un sédiment est fraîchement déposé, il se présente sous la forme d’une boue plus ou moins gorgée d’eau. L’ensemble des processus qui aboutissent à la transformation de cette boue en roche cohérente est groupé sous le nom de diagenèse. On assiste à un tassement progressif, à l’élimination des eaux interstitielles, dites « eaux connées », à des modifications chimiques qui cimentent la roche et la rendent compacte.

Parmi les roches résiduelles, aux arènes et aux roches argileuses résiduelles, il faut ajouter certaines bauxites (minerai d’aluminium) et certaines roches ferriques, les latérites.

Les roches détritiques peuvent être classées d’après la taille de leurs éléments constitutifs, et les roches d’origine chimique ou biochimique d’après la nature de leur constituant essentiel.