Module: Sédimentologie Cours 1

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Viviane Alain
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1 STU - S Module: Sédimentologie Cours 1 Partie A Chapitre 2 Dr Mohammed Et-Touhami Université Mohamed Premier stu_s4@yahoo.com

2 Plan du cours

3 PartieA : Roches carbonatées Chapitre I: Minéralogie et solubilité Chapitre II: Grains et phase de liaison, natures et origines Chapitre III: Classifications des roches carbonatées Chapitre IV: Figures sédimentaires

4 Chapitre II: Grains et phase de liaison, natures et origines

5 Grains Phase de liaison Roche carbonatée bioclastique

6 Grains Ciment Matrice Porosité Roche carbonatée

7 Organisme (1 individu) Roche carbonatée bioconstruite (colonie de polypiers)

8 Chapitre II: Grains et phase de liaison, nature et origine A- Les types de grains carbonatés et leurs origines B- La matrice carbonatée, sa nature et ses origines

9 A- Les types de grains carbonatés et leurs origines GRAINS 1- Grains non squelettiques 2- Grains squelettiques

10 A- Les types de grains carbonatés et leurs origines GRAINS 1- Grains non squelettiques 2- Grains squelettiques 1.1- G.N.S. avec nucléus 1.2- G.N.S. sans nucléus 1.3- G.N.S. composés

11 1- Grains non squeletiques 1.1- G.N.S. avec nucléus 1.2- G.N.S. sans nucléus 1.3- G.N.S. composés Ils contiennent un nucléus ou non. Ils peuvent être simples ou composés. Ils résultent de processus mécanique, biochimique et physicochimique au sein du bassin de sédimentation: Ils dépendent donc du milieu de sédimentation et peuvent aider à son interprétation.

12 1.1- G.N.S. avec nucléus nucléus cortex Ils se composent de deux éléments de base: un nucléus et un cortex qui est l élément critique.

13 1.1- G.N.S. avec nucléus ooïdes oncoïdes Surface externe essentiellement convexe/nucléus Surface à nombreuses concavités

14 1.1- G.N.S. avec nucléus ooïdes oncoïdes

15 ooïdes Caractérisées par un cortex à laminations concentriques et régulières Les ooïdes diffèrent par: Présence de microvégétaux; Taille; Forme; Épaisseur et type de la lamination du cortex.

16 - Les microvégétaux (algues) sont présents parfois dans le cortex des ooïdes marines - La taille: Ooïdes marines sont rarement > 1 mm; Ooïdes des grottes & mines > +ieurs mm; Ooïdes > 2 mm = pisolithes. - La forme: Ovoïde: rotation mécanique; Irrégulière: nucléus stable. - Epaisseur du cortex dépend de: la saturation des eaux en carbonates (les ooïdes des eaux légèrement profondes sont de petite taille); La taille du nucléus.

17 Les différents type d Ooïdes oolithes sphérulithes Oolithes type α Oolithes type β Oolithes type γ bahamites

18 Les différents types d oolithes Oolithes type α Oolithes type β Oolithes type γ La morphologie du nucléus régularisée par la lamination corticale Oolithes marine des eaux agitées La morphologie du nucléus est conservée Oolithes marines des milieux abrités et des grottes non marines Lamination localisée sur un côté du nucléus Oolithes marines des milieux abrités

19 Sphérulithes Cortex à structure essentiellement radiaire qui traverse la lamination concentrique Origine plutôt diagénétique Bahamites Cortex micritique sans structure nette Aspect homogène du cortex peut être primaire ou secondaire

20 Ooïdes avec un développement de structures: concentriques (oolithes α) radiales (sphérulithes) Ooïdes avec une structure concentrique faiblement préservée (bahamites)

21 Origine des oolithes Les oolithes marines se forment dans des milieux de faible profondeur. Trois théories expliquent l origine des oolithes: Origine mécanique: agglomération de boue carbonatée à un nucléus en rotation. Origine biochimique: action directe ou indirecte des bactéries et microalgues. Origine physicochimique (la + admise): accroissement purement chimique des grains non marins

22 Oncoïdes Surface essentiellement irrégulière. La taille d un gravier (> 2mm). Les laminations corticales sont souvent irrégulières et discontinues.

23 Les différents type d oncoïdes Oncolithes (Rhodolithes) Coniatolithes (Pisolithes)

24 Oncolithes Enrobage (revêtement) du nucléus par des algues (cyanophycées & cyanobactéries) Encroûtement par la micrite Encroûtement par des foraminifères encroûtants Dans les milieux marins et lacustres

25 Remarquer la taille des grains, la croissance asymétrique et la nature onduleuse de plusieurs laminae = caractéristiques des oncoïdes

26 Pisolithes Cortex laminé enrobant des clastes Les couches externes peuvent être communes à plusieurs grains Origine généralement continentale (pédologique) Fréquents dans les croûtes du climat semi-aride

27 1- Grains non squeletiques 1.1- G.N.S. avec nucléus 1.2- G.N.S. sans nucléus

28 1.2- G.N.S. sans nucléus = pellétoïdes ou péloïdes Sans nucléus. Taille d un sable. Ovoïdes ou en bâtonnet. Micritiques. Absence de structure interne en général. Semblent se former par micritisation des autres types de grains carbonatés ou par agglutination de boue.

29 Pelletoïdes Pelote fécale Claste de boue Algue calcaire Grain micritisé

30 1.2- G.N.S. sans nucléus Pellets Φ Typiquement 0.1 à 0.5mm Gravelles Soit des agglomérations de micrite. Soit des pelotes fécale. Grains carbonatés micritisés. Taille de sables ou graviers. Gravelles Pellets

31 Pellets

32 Pellet de crustacée

33 1- Grains non squeletiques 1.1- G.N.S. avec nucléus 1.2- G.N.S. sans nucléus 1.3- G.N.S. composés

34 1.3- G.N.S. composés Agrégats Lithoclastes Grapestones Lumps Boules de boue Endoclastes Exoclastes

35 Agrégats Grains composés par agrégation Grapestones Forme généralement irrégulière. Agglomération d au moins deux grains simples (ex. ooïdes). Début de lithification en milieu peu agité.

36 Grapestones

37 Lumps = oolithes composés Plusieurs grains entourés d un cortex continu oolithique Boules de boue Relativement rares. Grains de sables dispersés dans la boule ou à sa périphérie. Origine mécanique.

38 Lithoclastes Morphologie angulaire svt applatie ou arrondie. Surface externe tronque les éléments internes. Résultent de la désintégration de calcaires préexistants endoclastes = intraclastes Grains et gangue sont de compositions similaires. Origine synsédimentaire. Zone inter- et supratidale par désintégration mécanique de plage lithifiés.

39 exoclastes = extraclastes Grains et gangue sont de composition et d âge différents

40 A- Les types de grains carbonatés et leurs origines GRAINS 1- Grains non squeletiques 2- Grains squeletiques

41 Grains sq = restes fossiles (squelettes) des organismes. La plupart des grains sq dans les roches carbonatées sont formés par de la calcite et/ou de l aragonite. Mais aussi des parties squelettiques siliceuses (ex. radiolaires) et phosphatées. Les grains sq les + communs: - les mollusques (bivalves, gastéropodes, céphalopodes); - les brachiopodes, - les échinodermes (échinides, crinoides); - les coraux; - les bryozoaires; - les annélides; - les algues calcaires; - foraminifères. 2- Grains squelettiques

42 B- La matrice carbonatée, sa nature et ses origines Matrice = fraction <62µm (sédiment fin) Matrice carbonatée = micrite Presque tjrs modifiée par la diagenèse => peu d intérêt pour l interprétation du milieu de sédimentation 1- La nature de la matrice Minéralogie (un ou +ieurs polymorphes): - calcite non Mg; - aragonite; - dolomite. La nature du minéral précipité dépend du taux de Mg dans l eau (rapport Mg/Ca) : - Mg/Ca > 5 ===> aragonite; ==> eaux marines - Mg/Ca < 5 ===> calcite non magnésienne. ==> eaux non marines.

43 Microscopie de la fraction matricielle: - fraction entre 10 et 62 µm = éléments d origine biologique (microfossiles, microfragments de bioclastes); - fraction entre 1 et 10 µm = éléments d origine chimique ou biologique (microcristaux); - fraction < 1 µm = d origine chimique ou biologique (sans structure cristalline ni forme organique). 3 origines possibles: - par précipitation directe; 2- Les origines de la matrice - par fragmentation des squelettes organiques (microdébris bioclastiques); - par dissolution des roches carbonatées à l affleurement par les eaux de pluies (origine terrigène).

44 Chapitre III: Classification des roches carbonatées Il s agit de classifications descriptives et non génétiques Ces classifications se basent sur: - nature et importance des éléments figurés; - nature et importance du phase de liaison; - texture; - taille des éléments. A- Classification de Grabau C est une classification basée sur la taille (granulométrie des éléments) - ø > 2 mm: rudites - 2 mm > ø > 62 µm: arénites - ø < 62 µm: lutites Calcaire construit = biolutite ===> calcirudite ===> calcarénite ===> calcilutite

45 B- Classification de Folk (1959) C est une classification basée sur la nature et l importance des constituants (grains, allochems) et de la phase de liaison (orthochems). Allochems (4 types principaux): - bioclastes - intraclastes - oolithes - Pellets Orthochems (2 types principaux): - boue = micrite - Ciment de calcite (sparite)

46 CLASSIFICATION FOLK (1959) Principaux allochems Grains Sq (bioclastes) Ciment carbonatée Biosparite sparitique Matrice carbonatée Microcristalline (micrite) Biomicrite Ooïdes Oosparite Oomicrite Péloïdes Pelsparite Pelmicrite intraclastes Intrasparite Intramicrite Calcaire formé sur place Biolithite Dismicrite

47 C- Classification de Dunham (1962) C est une classification basée sur la texture de la roche. Elle est fondée sur 3 critères principaux: - présence/absence de boue carbonatée - proportion de grains présents dans la roche - Disposition des grains: ====> jointifs ou grain-supported ====> non jointifs ou mud-supported

48 CLASSIFICATION DUNHAM (1962) Mudstone Wackstone Packstone Grains jointifs Grainstone Boundstone (construite) Grains <10% Grains >10% Mud-supported (grains non-jointifs) Grains jointifs Présence de boue carbonatée (particules < 30 µm) (micrite > 5%) Boue Absente (m. < 5%) Composés originaux non liés organiquement durant le dépôt Composés originaux liés organiquement durant le dépôt Calcaire recristallisé

49 Avantage de cette classification: 1. facilement utilisable sur le terrain 2. donne des indications sur l énergie du milieu (hydrodynamisme)

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