Les roches sédimentaires

Lorsque les roches ignées sont amenées à la surface du globe par les processus de la tectonique des plaques (par exemple lors de la formation de chaînes de montagnes), elles sont exposées aux intempéries de la surface (pluie, neige, éboulements, coulées de boue...). Les roches ignées s'altèrent et se désagrègent en particules de diverses tailles. L'érosion par l'eau, la glace et le vent transportent les particules pour former un dépôt, appelé sédiment (gravier, sable, boue). Ce sédiment se transforme progressivement en roche qui se nomme ainsi une roche sédimentaire, littéralement roche déposée.

Les roches ignées forment le gros du volume de la croûte terrestre, tandis que les roches sédimentaires forment le principal de la surface de la croûte.

Quatre processus conduisent à la formation des roches sédimentaires:

-L'altération superficielle des matériaux, qui produit alors des particules.

-Le transport de ces particules par les cours d'eau, le vent ou la glace qui les amènent dans le milieu de dépôt.

-La sédimentation dans le milieu de dépôt.

-La diagenèse où le sédiment est transformé en roche sédimentaire.

Le matériel sédimentaire peut provenir de trois sources :

-une source terrigène, c'est à dire que les particules proviennent de l'érosion du continent

-une source allochimique, lorsque les particules proviennent principalement des coquilles ou des fragments de coquilles des organismes

-une source orthochimique qui correspond aux précipités chimiques dans le bassin de sédimentation ou à l'intérieur du sédiment, durant la diagenèse.

L'altération superficielle

Il y a 3 types de processus d'altération superficielle : mécanique, chimique et biologique.

-Les processus mécaniques/physiques désagrègent directement la roche. Par exemple, lors du gel et du dégel l'expansion de l'eau qui gèle dans les fractures ouvre progressivement ces dernières. Les racines des arbres peuvent aussi ouvrir de petites failles.

-L'altération chimique est par exemple lorsque plusieurs silicates (comme les feldspaths, souvent abondants dans les roches ignées), sont attaqués par les eaux de pluies et transformés en argiles (les phyllosilicates) pour former des boues.

-Certains organismes ont la possibilité d'attaquer biochimiquement les minéraux. Quelques lichens vont chercher dans les minéraux les éléments chimiques dont ils ont besoin.

L'action combinée de ces trois mécanismes produit des particules de toutes tailles. C'est le point de départ du processus général de la sédimentation.

Le transport

Outre le vent et la glace, c'est surtout l'eau qui transporte les particules. Selon les caractéristiques du transport (particules ramassées, puissance du cours d'eau, déchets, etc...), le sédiment aura des structures sédimentaires variées : stratification en lamelles planaires, obliques ou entrecroisées, marques diverses au sommet des couches, etc

La sédimentation

Tout le matériel transporté s'accumule dans un bassin de sédimentation, (à la fin des multiples transports,

tout le matériel se retrouve dans le bassin marin), et forme un dépôt. Les sédiments se déposent en couches

successives dont la composition, la taille des particules, la couleur et d'autres caractéristiques varient selon

la nature des sédiments et la période où ils ont été apportés. Ainsi, les dépôts sédimentaires sont stratifiés.

On peut alors trouver des paysages stratifiés comme ceux du Grand Canyon, au Colorado.

La diagenèse

L'obtention d'une roche sédimentaire se fait par la transformation d'un sédiment en roche sous l'effet des processus de la diagenèse.

La diagenèse est le nom donné à tous les processus chimiques et mécaniques qui affectent un dépôt sédimentaire après sa formation. La diagenèse commence et se poursuit tout au long de l'enfouissement du dépôt. Ainsi, à mesure que d'autres sédiments viennent recouvrir le dépôt, ils l'amènent progressivement sous plusieurs dizaines voire centaines ou même milliers de mètres de sédiments. Les processus de diagenèse sont variés et complexes : ils vont de la compaction à la cimentation du sédiment, en passant par des phases de dissolution, de recristallisation ou de remplacement de certains minéraux.

La cimentation est le principal processus diagénétique qui amène le sédiment à la roche. C'est un processus assez simple : lorsque de l'eau qui circule dans un sédiment (par exemple un sable) est sursaturée par rapport à certains minéraux, elle précipite ces minéraux dans les pores du sable. La précipitaion est le nom du phénomène lorsque le minéral ne peut plus se dissoudre dans l'eau, il prend alors un état solide. Ces minéraux viennent alors souder ensemble les particules du sable : on obtient une roche sédimentaire appelée un grès. Si le degré de cimentation est faible, on aura une roche friable, alors que si il est très poussé, ce qui donnera une roche très solide. La cimentation peut se faire sur le fond marin (diagenèse précoce), mais il est aussi possible qu'il faille attendre que le sédiment soit enfoui sous plusieurs centaines de mètres de matériel (diagenèse tardive).