Que sont les roches sédimentaires ?

Les roches sédimentaires constituent la deuxième grande classe de roches. Alors que les roches ignées naissent chaudes, les roches sédimentaires naissent froides à la surface de la Terre, le plus souvent sous l’eau. Elles sont généralement constituées de couches ou de strates ; c’est pourquoi on les appelle aussi roches stratifiées. Selon leur composition, les roches sédimentaires se répartissent en trois types.

Comment reconnaître les roches sédimentaires

L’essentiel des roches sédimentaires est qu’elles étaient autrefois des sédiments – boue, sable, gravier et argile – et qu’elles n’ont pas été beaucoup modifiées en se transformant en roche. Les caractéristiques suivantes sont toutes liées à cela.

• Ils sont généralement disposés en couches de matériaux sableux ou argileux (strates) comme ceux que vous verrez dans les fouilles ou dans un trou creusé dans une dune de sable.
• Ils sont généralement de la couleur des sédiments, c’est-à-dire brun clair à gris clair.
• Ils peuvent préserver des signes de vie et d’activité de surface, comme des fossiles, des traces, des marques d’ondulation, etc.

Roches sédimentaires clastiques

L’ensemble le plus courant de roches sédimentaires est constitué par les matériaux granulaires qui se trouvent dans les sédiments. Les sédiments se composent principalement de minéraux de surface – quartz et argiles – qui sont produits par la décomposition physique et l’altération chimique des roches. Ceux-ci sont emportés par l’eau ou le vent et déposés dans un endroit différent. Les sédiments peuvent également contenir des morceaux de pierres, des coquillages et d’autres objets, et pas seulement des grains de minéraux purs. Les géologues utilisent le mot clastes pour désigner les particules de toutes ces sortes, et les roches faites de clastes sont appelées roches clastiques.

Regardez autour de vous où vont les sédiments clastiques du monde : le sable et la boue sont transportés par les rivières jusqu’à la mer, le plus souvent. Le sable est fait de quartz, et la boue est faite de minéraux argileux. Comme ces sédiments sont régulièrement enfouis au fil du temps géologique, ils se compactent sous la pression et la faible chaleur, pas beaucoup plus que 100 C. Dans ces conditions, les sédiments sont cimentés en roche : le sable devient du grès et l’argile du schiste. Si des graviers ou des cailloux font partie du sédiment, la roche qui se forme est un conglomérat. Si la roche est brisée et qu’elle se rétracte ensemble, on parle de brèche.

Il est à noter que certaines roches communément regroupées dans la catégorie des roches ignées sont en fait sédimentaires. Le tuf est une cendre consolidée qui est tombée de l’air lors d’éruptions volcaniques, ce qui le rend aussi sédimentaire qu’une argile marine. Il y a un certain mouvement dans la profession pour reconnaître cette vérité.

Roches sédimentaires organiques

Un autre type de sédiment se forme en fait dans la mer lorsque des organismes microscopiques – le plancton – construisent des coquilles à partir de carbonate de calcium ou de silice dissous. Le plancton mort répand régulièrement ses coquilles de la taille d’une poussière sur le fond de la mer, où elles s’accumulent en couches épaisses. Cette matière se transforme en deux autres types de roche, le calcaire (carbonate) et le chert (silice). Ces roches sont appelées roches sédimentaires organiques, bien qu’elles ne soient pas faites de matière organique comme le définirait un chimiste.

Un autre type de sédiment se forme là où les matières végétales mortes s’accumulent en couches épaisses. Avec un faible degré de compactage, cela devient de la tourbe ; après un enfouissement beaucoup plus long et plus profond, cela devient du charbon. Le charbon et la tourbe sont organiques au sens géologique et chimique du terme.

Bien que la tourbe se forme aujourd’hui dans certaines parties du monde, les grands gisements de charbon que nous exploitons se sont formés au cours des âges passés dans d’énormes marécages. Aujourd’hui, il n’y a plus de marécages à charbon car les conditions ne sont pas favorables. La mer doit être beaucoup plus haute. La plupart du temps, géologiquement parlant, la mer est des centaines de mètres plus haute qu’aujourd’hui, et la plupart des continents sont des mers peu profondes. C’est pourquoi nous avons du grès, du calcaire, du schiste et du charbon sur la plus grande partie du centre des États-Unis et ailleurs sur les continents du monde. (Les roches sédimentaires sont également exposées lorsque la terre se soulève. C’est courant sur les bords des plaques lithosphériques de la Terre.

Roches sédimentaires chimiques

Ces mêmes anciennes mers peu profondes ont parfois permis à de grandes zones de s’isoler et de commencer à s’assécher. Dans ce contexte, à mesure que l’eau de mer se concentre, les minéraux commencent à sortir de la solution (précipité), en commençant par la calcite, puis le gypse, puis l’halite. Les roches qui en résultent sont respectivement certains calcaires, le gypse et le sel gemme. Ces roches, appelées séquence d’évaporite, font également partie du clan sédimentaire.

Dans certains cas, le chert peut également se former par précipitation. Cela se produit généralement sous la surface des sédiments, où différents fluides peuvent circuler et interagir chimiquement.

Diagenèse : Changements souterrains

Toutes les sortes de roches sédimentaires sont sujettes à d’autres changements pendant leur séjour sous terre. Des fluides peuvent les pénétrer et modifier leur chimie ; des températures basses et des pressions modérées peuvent transformer certains minéraux en d’autres. Ces processus, qui sont doux et ne déforment pas les roches, sont appelés diagenèse par opposition au métamorphisme (bien qu’il n’y ait pas de frontière bien définie entre les deux).

Les types de diagenèse les plus importants impliquent la formation de minéralisation de dolomie dans les calcaires, la formation de pétrole et de charbon de plus haute qualité, et la formation de nombreux types de corps minéralisés. Les minéraux zéolitiques importants sur le plan industriel se forment également par des processus diagénétiques.

Les roches sédimentaires sont des histoires

Vous pouvez voir que chaque type de roche sédimentaire a une histoire derrière elle. La beauté des roches sédimentaires est que leurs strates sont pleines d’indices sur ce qu’était le monde d’autrefois. Ces indices peuvent être des fossiles ou des structures sédimentaires, comme les marques laissées par les courants d’eau, les fissures de boue ou des caractéristiques plus subtiles observées au microscope ou en laboratoire.

Grâce à ces indices, nous savons que la plupart des roches sédimentaires sont d’origine marine et se forment généralement dans des mers peu profondes. Mais certaines roches sédimentaires se sont formées sur terre : des roches clastiques formées au fond de grands lacs d’eau douce ou sous forme d’accumulations de sable du désert, des roches organiques dans des tourbières ou des lits de lacs, et des évaporites dans des playas. On les appelle roches sédimentaires continentales ou terrigènes (formées sur terre).

Les roches sédimentaires sont riches d’une histoire géologique d’un genre particulier. Si les roches ignées et métamorphiques ont également une histoire, elles impliquent la Terre profonde et nécessitent un travail intensif pour les déchiffrer. Mais dans les roches sédimentaires, vous pouvez reconnaître, de manière très directe, ce qu’était le monde dans le passé géologique.