Sedimentologie

Test séance 1 : Enveloppes externes

Erosion et altération des roches

Distinguer érosion mécanique et altération chimique des roches.

Mettre en relation l‘altération chimique avec les conditions climatiques (formation des argiles, oxydes et hydroxydes).

Transport et dépôt des produits d’érosion et d’altération

Relier les différents modes de transport avec les environnements de dépôt (transport gravitaire, par les vagues, les marées, les cours d’eau, les glaciers, le vent).

Reconnaître les principales figures sédimentaires liées à ces modes de transport.

Expliquer le rôle de l’érosion et du transport dans le façonnement des paysages.

Formation, structure et évolution des bassins sédimentaires dans leur cadre géodynamique

Relier les modes de subsidence des bassins aux contextes géodynamiques : subsidence tectonique (rift, pull apart, bassin arrière arc) ; subsidence thermique (marge, océan, bassin intra-cratonique), subsidence par surcharge (bassin flexural)

Principales étapes de la diagenèse

Mettre en relation la succession des processus diagénétiques avec les variations des paramètres physico-chimiques lors de l’enfouissement du sédiment.

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Nature des roches sédimentaires

Reconnaître les principales roches sédimentaires (carbonatées, terrigènes, évaporitiques, carbonées, siliceuses...)

Sédimentologie de faciès

Déduire des caractéristiques de la roche (lithologie, paléontologie et figures sédimentaires) un environnement de dépôt en appliquant les principes d’unifomitarisme et d’actualisme.

Stratigraphie séquentielle et variations du niveau marin

Utiliser des données (observations de terrain, sismique réflexion, diagraphie) permettant d’identifier des corps sédimentaires et des biseaux stratigraphiques (onlap, toplap, downlap) et surfaces d’érosion.

Utiliser le modèle de Vail pour interpréter les séquences décrites (aggradation, progradation, rétrogradation).

Discuter les factuers de contrôle du rempliqqage des bassins sédimentaires : accomodation (subsidence / eustatisme) et flux sédimentaire, en lien avec le climat et la tectonique.

Exemple d'activités dans un manuel (Lelivrescolaire)

Les roches sont soumises à l’altération, qui peut être mécanique (changements de température, action des racines...) ou chimique (dissolution, hydrolyse, oxydation) qui va les fragmenter et les transformer sous l’action d’agents météoriques (pluie, vent,...), chimiques (acides...) ou d’organismes vivants.

L'érosion désigne les processus de transferts latéraux d'éléments (mobilisation) qui peuvent être des particules minérales ou organiques (érosion physique appelée également érosion mécanique) ou des substances dissoutes inorganiques ou organiques (érosion chimique).

Si l'altération est statique, l'érosion désigne la mise en mouvement de la matière, même sur des distances limitées. L'érosion s'exprime en masse ou volume de matière par unité de temps en t/km2/an (ou en mm/an).

Atlas pétrologique des roches sédimentaires - Processus de formation

Minéraux argileux (cours UPMC)

Les argiles, genèse et utilisation (Normale Sup)

Argiles de Guadeloupe (BRGM)

Le transport peut se faire en solution ou en suspension le plus souvent par l’eau plus ou moins turbide, sous l’effet de la gravité.

Principes de base du transport des sédiments

Les figures sédimentaires liées au transports

Le dépôt des particules se fait dans des bassins lorsque le courant est faible ou nul (voir diagramme de Hjulström) selon un granoclassement (grosse puis petites particules) ; les éléments en solution peuvent précipiter selon les conditions. Les particules qui se déposent et les éléments précipités forment des strates qui s’accumulent par sédimentation.

Un sédiment désigne ainsi des particules ou des ions issus de l'altération d'une roche mère, ou de restes d'êtres vivants, qui se déposent après un transport.

En milieu continental :

Dépôts lacustres (varves)

Dépôts fluviatiles (alluvions)

En milieu océanique :

Granoclassement, éventails sous marins, turbidites

Sédimentation carbonatée

Modelés des paysages - Exemple de cours de BCPST

Atlas des paysages de Guadeloupe

Voir cours S3 ?

• ex : Fossé rhénan : rift Est-Africain

• prisme d'accrétion de la Barbade...

• Bassin en pull-apart (Mer Morte)

Bassins d'avant pays : syn-orogéniques (flyschs), post orogéniques (molasses)  - Alpes

Progressivement, un ensemble de processus physico-chimiques et biochimiques (compaction, déshydratation, précipitation, transformations minérales, cimentation...) transforment les sédiments meubles en roches sédimentaires consolidées par diagenèse.

Comment l'énergie issue de la photosynthèse du passé peut-elle servir aujourd'hui de combustible ? 

Jeu Derrick : forage et profil sismique

Les roches sédimentaires sont constituées d'un assemblage de particules sédimentaires et/ou de restes d'organismes vivants consolidés après diagenèse.

Il existe différents types de classification des roches sédimentaires : selon leur origine, leur composition chimique, leur granulométrie, leur texture...

Un atlas pétrologique des roches sédimentaires

Selon leur mode de formation, on peut distinguer des roches sédimentaires détritiques (formées de débris d’autres roches), biochimiques (liées à l’activité d’êtres vivants) ou chimiques.

Selon leur composition chimique, on peut distinguer des roches sédimentaires :

- Silicatées (dont les détritiques terrigènes) : grès, conglomérats, argilites...

- Carbonatées (à base de carbonate de calcium CaCO3) : calcaires, marnes, dolomies

- Siliceuses (à base de silice) : radiolarites, silex...

- Carbonées (à base de matière organique) : charbon, pétrole

- Evaporitiques (précipitations par évaporation) : sel gemme (=halite), gypse...

- Phosphatées : phosphorites

- Aluminées (riches en alumine Al2O3) : bauxite

Bien entendu, il existe des roches à la composition chimique mixte.

Les roches sédimentaires constituent des archives permettant de reconstituer des environnements anciens.

Les principes de superposition, de continuité et d'identité paléontologique permettent de réaliser des datations relative d'affleurements.

Etudier la sédimentation et l'érosion dans les grès de la cathédrale de Strasbourg

Exemple d'activité 2nde : Reconstituer un paléoenvironnement

Sur Planet-Terre : Reconstituer un paléoenvironnement

Prélèvement de carotte sédimentaire

L'accumulation des sédiments dans un bassin sédimentaire se caractérise par la disposition en strates empilées verticalement ; l'étude des relations géométriques et chronologiques des empilements de strates sédimentaires (ou stratigraphie) permet de reconstituer l'évolution des milieux de dépôts. Des coupures peuvent apparaître dans une série de strates et définit une séquence. Chaque séquence se définit par ses limites, son contenu et ses variations (séquences transgressives/régressives) liées à celles notamment du niveau marin et à la dynamique du bassin.

La stratigraphie séquentielle permet ainsi d'interpréter l'empilement des strates et de reconstituer les variations du niveau marin.

La notion d'accommodation permet de définir l'espace disponible pour piéger les sédiments en milieu marin. 

Les profils de sismique réflexion permettent d'étudier l'organisation des dépôts sédimentaires et de les relier aux variations du niveau marin.

La géométrie des dépôts est déterminée par le rapport entre l'accommodation (A) et le flux sédimentaire (S) : on distingue ainsi la rétrogradation (A>S), l'aggradation (A=S) et la progradation (A<S).

Une séquence de dépôt est constituée sur le modèle de trois prismes sédimentaires : un prisme de bas niveau, un intervalle transgressif et un prisme de haut niveau. Chaque prisme est constitué de paraséquences.

Stratigraphie sismique dans le Golfe du Lion

Cours de pétrologie sédimentaire - Université de Liège

Evolution du trait de côte en Guadeloupe (BRGM)

Exemple de sujet de CAPES : sédiments et climats (2016)

+ Eléments de correction

Jérôme OSTER, 

professeur formateur de SVT