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Les roches sédimentaires représentent 5% du volume de la croûte terrestre mais couvrent 75% de sa surface. Elles se sont formées par accumulation de sédiments meubles, en général au fond de l’eau (mer, lac, lagune, delta) et parfois en milieu terrestre aérien (c’est le cas des anciennes moraines par exemple).
Les sédiments sont des dépôts naturels (continentaux ou marins) de substances minérales (débris de roches), ils résultent de l’érosion (altération et désagrégation de roches préexistantes) et peuvent sédimenter pour former des roches sédimentaires.
Ces dépôts sédimentaires sont ensuite transportés par les cours d’eau et/ou par le vent, pour finalement se déposer dans des bassins de sédimentation et former des roches sédimentaires. Ils subissent ensuite une compaction et une consolidation, la diagenèse, qui est le passage du sédiment meuble à une roche cohérente).
I. Processus conduisant à la formation de roches sédimentaires
1. L’altération superficielle
On distingue trois types de processus :
- altération mécanique (physique). Il y a une désagrégation mécanique des roches, l’action du gel/dégel, expansion de l’eau qui gèle dans les fractures et les ouvrent progressivement. Une action aussi mécanique des racines des arbres qui ouvrent les fractures.
- altération chimique (altération). Il y a une altération chimique des roches, ainsi une altération de certains silicates par les eaux de pluie (les feldspaths) et transformation en minéraux des argiles (phyllosilicates) pour former des boues.
- altération biologique (biochimie). Il y a une attaque biochimique des minéraux par des organismes. Certains lichens cherchent dans les minéraux les éléments chimiques dont ils ont besoin.
Ces actions peuvent être combinées (particules de toutes tailles). C’est le début du processus général de la sédimentation.
2. Le transport de particules
On distingue trois principaux agents de transport : l’eau (le principal agent), le vent (milieu sec) et la glace (milieu froid).
Selon le mode et l’énergie du transport, le sédiment résultant aura des structures sédimentaires variées :
- Une stratification en lamelles, planaire, oblique ou entrecroisée.
- Granoclassement
- Marques diverses au sommet des couches.
Le transport peut être très long. Les roches sédimentaires héritent de ces structures. Toutes les particules vont se retrouver dans l’océan.
L’étude de la forme des grains des éléments détritiques donne des indices sur le transport :
- Les grains non usés, avec des angles des pointes, indiquent un transport nul ou faible.
- Les grains émoussés et luisants indiquent un transport dans l’eau où les grains se polissent en frottant les uns sur les autres.
- Les grains ronds et mats indiquent un transport par le vent, où les grains sont projetés les uns sur les autres, piquetant leur surface.
3. La sédimentation des particules
Il y a une accumulation dans les bassins de sédimentation, puis dans les bassins marins éventuellement où elles vont ensuite se déposer. Les sédiments se déposent en couches successives dont la composition, la taille des particules, la couleur, etc. varient dans le temps selon la nature des sédiments apportés.
4. La diagenèse : transformation d’un sédiment en roche
Les processus de diagenèse sont très variés et complexes : compaction du sédiment, phases de dissolution, phases de recristallisation ou de remplacement de minéraux et cimentation du sédiment.
