Tout ce que vous devez savoir sur le grès

Le grès, tout simplement, est du sable cimenté dans la roche – c’est facile à dire rien qu’en regardant de près un spécimen. Mais au-delà de cette simple définition, il existe une composition intéressante de sédiments, de matrice et de ciment qui peut (avec un peu de recherche) révéler une grande quantité d’informations géologiques précieuses.

Les bases du grès

Le grès est un type de roche fabriqué à partir de sédiments – une roche sédimentaire. Les particules sédimentaires sont des clastes, ou des morceaux, de minéraux et de fragments de roche, donc le grès est une roche sédimentaire clastique. Il est composé principalement de particules de sable, qui sont de taille moyenne. Le grès est donc une roche sédimentaire clastique à grain moyen. Plus précisément, le sable a une taille comprise entre 1/16 de millimètre et 2 mm (le limon est plus fin et le gravier plus grossier). Les grains de sable qui composent le grès sont appelés à juste titre grains de charpente.

Le grès peut comprendre des matériaux plus ou moins fins et être encore appelé grès, mais s’il comprend plus de 30 % de grains de la taille d’un gravier, d’un galet ou d’un bloc, il est plutôt classé comme conglomérat ou brèche (ensemble, on les appelle rudites).

Outre les particules de sédiments, le grès contient deux types de matériaux différents : la matrice et le ciment. La matrice est la substance à grain fin (taille du limon et de l’argile) qui se trouvait dans le sédiment avec le sable, tandis que le ciment est la matière minérale, introduite plus tard, qui lie le sédiment à la roche.

Le grès avec beaucoup de matrice est dit mal trié. Si la matrice représente plus de 10 % de la roche, on dit qu’elle est farfelue (« wacky »). Un grès bien trié (peu de matrice) avec peu de ciment est appelé arénite. On peut aussi considérer que le wacke est sale et que l’arénite est propre.

Vous remarquerez peut-être qu’aucune de ces discussions ne mentionne de minéraux particuliers, juste une certaine taille de particules. Mais en fait, les minéraux constituent une partie importante de l’histoire géologique du grès.

Les minéraux du grès

Le grès est formellement défini strictement par la taille des particules, mais les roches faites de minéraux carbonatés ne sont pas considérées comme du grès. Les roches carbonatées sont appelées calcaire et font l’objet d’une classification à part entière, ce qui fait que le grès est en fait une roche riche en silicate. (Une roche carbonatée clastique à grain moyen, ou « grès calcaire », est appelée calcarénite). Cette division est logique car le calcaire est produit dans l’eau propre des océans, alors que les roches silicatées sont faites de sédiments érodés au large des continents.

Les sédiments continentaux matures sont constitués d’une poignée de minéraux de surface, et le grès est donc généralement presque entièrement constitué de quartz. D’autres minéraux – argile, hématite, ilménite, feldspath, amphibole et mica – et de petits fragments de roche (lithiques) ainsi que du carbone organique (bitume) ajoutent de la couleur et du caractère à la fraction clastique ou à la matrice. Un grès contenant au moins 25 % de feldspath est appelé arkose. Un grès fait de particules volcaniques est appelé tuf.

Le ciment dans le grès est généralement l’un des trois matériaux suivants : silice (chimiquement identique au quartz), carbonate de calcium ou oxyde de fer. Ceux-ci peuvent s’infiltrer dans la matrice et la lier ensemble, ou ils peuvent remplir les espaces où il n’y a pas de matrice.

Selon le mélange de matrice et de ciment, le grès peut avoir une large gamme de couleurs allant du presque blanc au presque noir, avec du gris, du brun, du rouge, du rose et du chamois entre les deux.

Comment le grès se forme

Le grès se forme là où le sable est déposé et enterré. En général, cela se produit au large des deltas des rivières, mais les dunes et les plages du désert peuvent aussi laisser des lits de grès dans les archives géologiques. Les célèbres roches rouges du Grand Canyon, par exemple, se sont formées dans un cadre désertique. On peut trouver des fossiles dans le grès, bien que les environnements énergétiques où se forment les lits de sable ne favorisent pas toujours la préservation.

Parc national du Grand Canyon.

Lorsque le sable est profondément enfoui, la pression de l’enfouissement et les températures légèrement plus élevées permettent aux minéraux de se dissoudre ou de se déformer et de devenir mobiles. Les grains deviennent plus étroitement liés entre eux et les sédiments sont comprimés en un volume plus petit. C’est le moment où la matière cimentaire se déplace dans le sédiment, transportée là par des fluides chargés de minéraux dissous. Les conditions d’oxydation entraînent des couleurs rouges à cause des oxydes de fer, tandis que les conditions de réduction entraînent des couleurs plus sombres et plus grises.

Ce que dit le grès

Les grains de sable dans le grès donnent des informations sur le passé :

• La présence de feldspath et de grains lithiques signifie que le sédiment est proche des montagnes où il a pris naissance.
• Des études détaillées sur le grès donnent un aperçu de sa provenance – le type de campagne qui a produit le sable.
• Le degré d’arrondissement des grains est un signe de la distance à laquelle ils ont été transportés.
• Une surface gelée est généralement le signe que le sable a été transporté par le vent – ce qui signifie un environnement désertique et sablonneux.

Diverses caractéristiques du grès sont des signes de l’environnement passé :

• Les ondulations peuvent indiquer les courants d’eau locaux ou la direction des vents.
• Les structures de charge, les marques de semelle, les clastes de déchirure et autres caractéristiques similaires sont des empreintes fossiles d’anciens courants.
• Les bandes de Liesegang sont des signes d’action chimique après l’enfouissement du sable.

Les couches, ou litages, de grès sont également des signes de l’environnement passé :

• Les séquences de turbidites indiquent un milieu marin.
• Les croisements (couches de grès tronquées et inclinées) sont une riche source d’informations sur les courants.
• Les interlits de schiste ou de conglomérat peuvent indiquer des épisodes de climat différent.

En savoir plus sur le grès

En tant que pierre de construction et d’aménagement paysager, le grès est plein de caractère, avec des couleurs chaudes. Il peut également être très durable. La majorité du grès extrait aujourd’hui est utilisée comme dalle. Contrairement au granit commercial, le grès commercial est identique à ce que les géologues disent qu’il est.

Le grès est le rocher officiel de l’État du Nevada. On peut voir de magnifiques affleurements de grès dans l’État au parc d’État de la vallée du feu.

Avec beaucoup de chaleur et de pression, les grès se transforment en roches métamorphiques : quartzite ou gneiss, des roches dures aux grains minéraux très serrés.