La classification des roches sédimentaires

Transcription

1 Les figures et les photos proviennent du site internet de l University of South Carolina Sequence Stratigraphy

2 image provenant du web / Kendall Mattes cyanobactériennes Micrite storm lamina Cycle de shoaling upward en tidal flat On a souvent des mattes cyanobactériennes qui coiffent la série En milieu aride, on forme des évaporites (gypse) Collapse breccia contenant du silt éolien Nouveau Mexique, Seven Rivers Formation, Permien

3 Les figures et les photos proviennent du site internet de l University of South Carolina Sequence Stratigraphy

4 Les sables carbonatés se déposent dans des milieux plus profonds en domaine de rampe externe sous l influence des vagues de tempête. Les récifs et les constructions carbonatées Les récifs de coraux sont les plus connus des environnements carbonatés récifaux modernes mais il existe de nombreuses autres constructions carbonatées [carbonate build ups]. Le terme de récif est restreint à une bioconstruction carbonatée, construite par des organismes, qui possède une charpente résistante à l action des vagues ou des courants. les patch reefs sont des récifs petits et de forme circulaire, les pinnacle reefs sont de forme conique, les barrier reefs (récifs barrières) sont séparés de la côte par un lagon, les fringing reefs (récifs frangeants) sont attachés à la côte et les atolls (anneaux de terre ferme de quelques centaines de mètres de large, ceinturant un lagon (d une profondeur de 40 m maximum). Les monticules récifaux concernent toute bioconstruction, de forme grossièrement lenticulaire, sans charpente rigide. Ces monticules récifaux peuvent être subdivisés en monticules cryptalgaires ou microbiens [microbial mounds], monticules micritiques [mud mounds] et monticules squelettiques [skeletal mounds]. Les monticules cryptalgaires comprennent les monticules à stromatolites (tapis de cyanobactéries laminaires) et les thrombolites (cyanobactéries à structure péloidique ou grumeleuse ou riche en fenestrae). Les monticules micritiques sont constitués principalement de micrite (boues et éponges -> stromatactis). Les monticules squelettiques comprennent une fraction importante d organismes à tests calcaires (coraux, bryozoaires, algues, etc.) qui ne forment pas de charpente rigide.

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7 Bassas de India, atoll de 1 km², France

8 image provenant du web / Kendall Grande barrière de récif en Australie Bora-Bora, Polynésie Francaise Ile récifale de Héron en Australie

9 26 Des transitions entre ces formes existent et des transitions évolutives sont connues au sein d un monticule qui évolue d une forme à l autre au cours de son développement. D autres termes utilisés sur le terrain correspondent aux biohermes - corps lenticulaire, bioconstruit, souvent encaissé de sédiments de nature différente. Ce terme s oppose aux biostromes qui désignent des corps bioconstruits, stratifiés et non lenticulaires. Les biostromes se différencient des bioaccumulations de coquilles ou lumachelles par le caractère constructeur des organismes présents et leur faible transport (exple le biostrome du Fondry des Chiens en Calestienne, Givetien de Belgique). Les calcaires pélagiques Lorsque la profondeur de l eau est trop importante (> m) que pour permettre le développement d une activité benthique alors les sédiments carbonatés composés d organismes pélagiques s accumulent en l absence d argiles. La profondeur maximale d accumulation de carbonates dépend du taux de dissolution des carbonates. Dans les océans de basse latitude, l eau marine est saturée en CaCO 3 sur quelques centaines de mètres. Au-delà de ces quelques centaines de mètres, la dissolution démarre et touche d abord l aragonite et puis la calcite. La lysocline (environ 3,8 km de profondeur) correspond à la profondeur à partir de laquelle la dissolution des carbonates augmente de manière prononcée. La profondeur de compensation des carbonates [CCD Carbonate Compensation Depth] correspond à la profondeur à laquelle le taux de dissolution est compensé par le taux de fourniture. Cette profondeur varie dans l océan, elle est contrôlée par la productivité du plancton calcaire qui dépend lui-même de la quantité de nutrients disponibles et de la température de l eau. Dans les océans tropicaux, la CCD est de 4,5-5 km pour la calcite et de l ordre de 2 km pour l aragonite. La boue calcaire pélagique [calcareous ooze] s accumule avant la CCD, les boues siliceuses pélagiques [siliceous ooze] et les argiles rouges s accumulent sous la CCD.

10 27 Les calcaires resédimentés en eau profonde Les sédiments carbonatés de plateforme sont transportés vers le bassin par les glissements, slumps, les courants de turbidités, les débris flow et les grain flows. Dans la zone de pente entre la rupture de pente de la rimmed platform et le bassin, les glissements et les slumps avec plissement sont courants. Quatre types d écoulement gravitaires: (1) les [grain flows] se déclenchent lorsque la pente d'un dépôt est supérieure à la pente d'équilibre. Les particules sont maintenues en mouvement par des forces dispersives dues aux multiples collisions entre les grains. L'air (l'eau) n'agit que comme un lubrifiant mais ne propulse pas les grains. De grandes stratifications entrecroisées peuvent être produites, mais chaque unité est homogène et ne présente pas de structure interne (figure dia suivante). L'exemple le plus connu de grain flow est l'avalanche de sable provoquée au revers d'une dune devenue trop raide. Graphe tiré du cours de F. Boulvain

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13 Les figures proviennent du site internet de l University of South Carolina Sequence Stratigraphy

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15 30 (2) les [fluidised sediment flows] sont constitués de grains maintenus en suspension par un mouvement du fluide intergranulaire vers le haut. Ils demeurent en mouvement aussi longtemps que cet excès de pression est maintenu. De nombreuses structures sédimentaires caractéristiques sont produites: load casts, convolute laminations, volcans de sable [sand volcanoes], figures en assiettes [dish structures], structures d'échappement de fluide [fluid escape structures]. L'exemple le plus connu de ce phénomène est les sables mouvants: ces sables saturés en eau (par exemple suite à un dépôt rapide) perdent leur cohésion lors de l'application d'une pression extérieure. A l'échelle géologique, cette pression extérieure est souvent le fait d'une onde sismique. (3) les [debris flows] et [mud flows]. Les mudflows sont des écoulements de boue sous l'action de la gravité. Si cette boue contient de gros éléments (galets, blocs), on parle alors de debris flow. Ces écoulements ont l'aspect du béton frais et se mettent en mouvement lorsque de fortes pluies ont saturé d'eau leur fraction fine. Leur vitesse de propagation peut atteindre une centaine de km/h et ils provoquent le déplacement de blocs de taille parfois considérable. Le maintient en suspension de ces gros éléments est dû à la rigidité de la matrice et à sa densité relativement forte. Lorsque les forces de gravité deviennent moins fortes que les forces de frottement (internes et sur le fond), la coulée s'arrête: on dit qu'elle "gèle". Les debris flows sont mal classés avec localement un granoclassement inverse à la base

16 31 Graphe tiré du cours de F. Boulvain (4) les courants de turbidité sont des écoulements gravitaires dans lesquels le sédiment est maintenu en suspension par la turbulence du fluide interstitiel. Ils se produisent lorsqu'un choc (tremblement de terre, vague) ébranle une masse de sédiment. Ce mélange d'eau et de sédiment (25 mg/l à 1 kg/l) possède une densité plus grande que celle de l'eau et se déplace vers le bas sous l'effet de la gravité. Le fluide ne fait que maintenir les particules en suspension. Les observations expérimentales font attribuer aux courants de turbidité : un grand pouvoir de déplacement: par exemple, lors du tremblement de terre dans l'atlantique Nord en 1929, la rupture échelonnée des câbles télégraphiques transatlantiques a permis de constater que le courant de turbidité s'était déplacé à une vitesse de 25 à 100 km/h suivant la pente; une grande extension des dépôts: dans l'exemple repris ci-dessus, le dépôt provoqué par le courant de turbidité a couvert plus de km2 de fond océanique; l'épaisseur de sédiments déposés variant de quelques centimètres à un mètre d'épaisseur; un grand pouvoir de transport: le même exemple a mis en jeu plus de 200 km 3 de sédiment.

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