Polycopier de Travaux pratiques – Géodynamique Externe – S2- SVI / STU – Pr. H. Tabyaoui.

UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH FACULTE POLYDISCIPLINAIRE DE TAZA

DEPARTEMENT B-C-G FILIERE STU

MODULE : GEODYNAMIQUE EXTERNE

Semestre S2 Filières SVI / STU

Polycopié de Travaux pratiques

Reconnaissance et détermination macroscopique des roches sédimentaires

Pr. Hassan TABYAOUI

Polycopier de Travaux pratiques – Géodynamique Externe – S2- SVI / STU – Pr. H. Tabyaoui.

1. Quelques définitions :

Un sédiment est un ensemble de particules en suspension dans l'eau, l'atmosphère ou la glace et qui a fini par se déposer sous l'effet de la gravité, souvent en couches ou strates successives. Un sédiment est caractérisé par sa nature (composition physicochimique), son origine, sa granulométrie, les espèces qu’il contient.

La consolidation des sédiments est à l'origine de la formation des couches sédimentaires rocheuses

Les roches sont des matériaux naturels généralement solides et formés, essentiellement ou en totalité, par un assemblage de minéraux, comportant parfois des fossiles La roche présente une grande diversité d'aspects décrits comme suit :

souvent dure et cohérente : marbre, granite, caillou, galet… ;

friable ou inconsistante : la craie et le talc pressés sous les doigts ;

plastique : l'argile humidifiée ;

meuble : exemple le sable qui coule dans le sablier ;

perméable (le calcaire) ou imperméable (l'argile).

La Matrice : est une fraction fines qui entoure les grains (<20-30 µm), La Porosité : est un espace entre les grains non comblé, Le Ciment est un ensemble de cristaux remplissant la porosité postérieur à la formation de la roche. Important : Les grains se déposent en premier. La cimentation est un processus post-dépôt. La Couche ou strate géologique correspond à un ensemble sédimentaire plus ou moins homogène compris entre deux surfaces approximativement parallèles. Ces surfaces correspondent à des discontinuités, de rapides variations pétrographiques (faciès) permettant de définir un ensemble des terrains voisins Classification des roches : On distingue les roches sédimentaires, les roches magmatiques (on dit aussi roches ignées, cristallines ou endogènes), et les roches métamorphiques.

Les roches sédimentaires

Les roches sédimentaires proviennent de l'accumulation de sédiments qui se déposent en couches, appelées strates. Ce sont des roches exogènes, c'est-à-dire qui se forment à la surface de l'écorce terrestre.

Il est possible de classer les roches sédimentaires en trois grandes classes génétiques (3 sources de sédiments).

- les roches détritiques terrigènes : par érosion des roches en place - les roches biogéniques ou organiques: sont le produit d'une activité biologique ou organique.

Le cycle sédimentaire

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- les roches d'origine chimique résultent de la précipitation (purement physico-chimique) de minéraux dans un milieu sursaturé.

2- Les roches détritiques terrigènes

2-1- Classification granulométrique des roches détritiques terrigènes

Classification granulométrique des sédiments détritiques terrigènes d’Udden et Wentworth.

2-1-A- Les sédiments consolidés A-1- Les conglomérats : Les conglomérats sont des roches détritiques consolidées constituées de fragments unis par un ciment naturel.

- Lorsque les fragments sont anguleux, il s'agit d'une brèche, - Lorsqu’ils sont arrondis (galets), d'un poudingue. - Lorsque les éléments anguleux et arrondis coexistent, il s'agit d'une tillites

Conglomérat Conglomérat monogénique siliceux : le Poudingue

Pour le géologue :

Je vois les grains à l’œil nu.

La roche est granuleuse au touché

La roche est douce au touché. Je ne vois pas de grain

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Brèche siliceuse Tillites Conglomérats : En fonction de la diversité lithologique, on distingue :

- les conglomérats polygéniques : les éléments sont de nature variée (cas le plus fréquent) - les conglomérats monogéniques : les éléments sont de même nature

En fonction de la proportion du liant, on distingue : - L’ortho-conglomérat : Moins de 15% de matrice, structure jointive (« clastes portés ») - La Para-conglomérat : Plus de 15% de matrice, structure empâtée (« matrice porté »)

Pour décrire les conglomérats:

- la dimension des constituants - la diversité lithologique des galets - la provenance locale ou lointaine des galets (l’arrondi des clastes) - la nature du liant - la proportion du liant

A-2- Le grès C'est une roche détritique, issue de l’agrégation et la cimentation (ou diagenèse) de grains de sable. Si les grains sont carbonatés : On parle plutôt d'arénite.

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L’érosion du grès peut donner lieu à des modelés pittoresques (Antelope Canyon, Arizona).

Classification des grès Pour combiner la composition minéralogique des grès avec la teneur en matrice fine, Dott a choisi de diviser les grès en trois grandes familles:

- Les Arénites (de 0 à 15% de matrice)

- Les Wackes (entre 15 et 75% de matrice)

- Les Mudrocks (plus de 75% de matrice) A-3- Les argilites : L’argilite est une forme de roche sédimentaire argileuse indurée à grain fin et très peu perméable.

Alternance d’argilite et de grès.

Description d’une roche en général

- Dureté (forte, moyenne, faible)

- Couleur (en cassure et couleur de la patine – altération)

- Cimentation (quartz, calcite etc. teste à l’HCL à froid)

- Type d’altération (L’oxydation, désintégration, fracture)

- Structure sédimentaire (rides, laminations, granoclassement)

- L’orientation des grains (La fabrique ou organisation tridimensionnelle des éléments: les éléments de certains conglomérats possèdent une orientation d'ensemble spécifique: on l'appelle "imbrication »)

L’arrondi des grains

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Les Structures sédimentaires (rides, laminations, granoclassement)

Rides Convolutes

Lamination,

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- La dureté : Echelle de dureté de Mohs

Environnements de dépôts caractéristiques

Questions Pratiques :

- Dessiner la roche et la légender, mettez l’échelle,

- Expliquer la structure et l’organisation des grains de la roche : variation de la taille des grains, lamination (plan parallèle, onduleuse, autre)

- Donner la classe de la roche en fonction de la granulométrie (Rudites, Arenites, Lutites).

- Décrivez l’arrondi des constituants : le degré d'arrondi, bien arrondi, angulaire

- Décrivez la dureté, la couleur, le touché et autres paramètres définis ci-dessus

- Décrivez la lithologie (conglomérat monogèniques ou polygèniques, arénite quartzique, arkose, arénite lithique, mudstone)

- Donner le nom de la roche

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3-1—B- Les sédiments non consolidés B-1- les graviers : Il s’agit de fragments de roche minérale dont le diamètre varie entre 0,2 et 7,5 cm

B-2- les sables Le sable est un matériau granulaire constitué de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la dimension est comprise entre 0,063 mm (silt) et 2 mm.

Une particule individuelle est appelée grain de sable. Les sables sont identifiés grâce à la granulométrie (la grosseur des grains). Le sable se caractérise par sa capacité à s'écouler. Plus les grains sont ronds, plus le sable s'écoule facilement. B-3- les limons En géologie et en pédologie, un limon est une formation sédimentaire dont les grains sont des silts, grains de taille intermédiaire entre les argiles et les sables (c'est-à-dire entre 2 et 63 micromètres). B-4- les argiles

L'argile correspond à l’ensemble des minéraux présentant une taille inférieure

à 2 µm dans une roche.

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Questions Pratiques :

- Décrivez la texture, la couleur, le touché et autres paramètres définis ci-dessus

- Donner la classe de la roche en fonction de la classification d’Udden et Wentworth : (Rudites, Arenites, Lutites).

- Minéralogie => réaction à l’HCl à froid

- Donner le nom de la roche

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Les roches sédimentaires d'origine organogènes ou biogènes : sont liées à l'activité des organismes vivants et proviennent de l'accumulation et de la transformation de la matière organique. Exemples : le charbon, le pétrole ;

Les roches sédimentaires d'origine biochimiques : sont liées à l'activité des organismes vivants mais proviennent de l'accumulation de certains éléments minéraux qu'ils synthétisent (coquilles, tests, os).

Exemples : le calcaire coquilliers, la craie ;

Questions Pratiques :

- Dessiner la roche et la légender, mettez l’échelle,

- Expliquer la structure et l’organisation des grains de la roche : variation de la taille des grains, lamination (plan parallèle, onduleuse, autre), bioturbation (trace d’activité d’organisme), contenu fossilifère.

- Décrivez sa texture, sa couleur, le touché et autres paramètres définis ci-dessus

- Donner le nom de la roche

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Les roches sédimentaires d'origine chimique Les roches sédimentaires chimiques proviennent de la précipitation d'une solution chimique. On y trouve :

Les roches carbonatées : dont les calcaires, les dolomies : - Les calcaires sont des roches sédimentaires composées majoritairement de carbonate de

calcium CaCO3 mais aussi de carbonate de magnésium MgCO3.

- La dolomie est une roche sédimentaire composée d'au moins 50 % de dolomite, c'est-à-dire d'un carbonate double de calcium et de magnésium, de composition chimique CaMg(CO3)2, qui cristallise en prismes losangiques (rhomboèdres).

Calcaire lithographique Dolomie

Les évaporites se forment par évaporation de saumures. L’anhydrite, halite (sel gemme), gypse en sont les meilleurs exemples.

- L’Anhydrite : est une espèce minérale composée de sulfate naturel de calcium, de formule (CaSO4) avec des traces de strontium (Sr), baryum (Ba) et d'eau H2O.

- L’Halite : ou couramment sel gemme dans le langage minier, est une espèce minérale solide composée de chlorure de sodium de formule brute NaCl.

- Le Gypse : est une espèce minérale composée de sulfate dihydraté de calcium de formule CaSO4·2H2O. Le mot gypse désigne ainsi à la fois une espèce chimique et une roche.

- Le Phosphate : est une roche exogène contenant une plus ou moins grande quantité de phosphate

L’Anhydrite Le sel gemme Le Gypse

Questions Pratiques :

- Dessiner la roche et la légender, mettez l’échelle,

- Expliquer s’il s’agit d’une roche consolidée ou non consolidée

- Décrivez sa texture, sa couleur, le touché et autres paramètres définis ci-dessus

- Donner le nom de la roche