Les roches sédimentaires

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1 Les roches sédimentaires Clé de déťermination des principales familles des roches sédimentaires Avec grains Sans grains Volcanoclastiques Silicoclastiques Carbonatées Carbonées (et autres) Evaporites Fragments de minéraux Fragments lithiques Fragments biogènes Préčipitéš chimiques (Quartz Mica Feldspath etc.) (Provenant de roches préěxistantes) (Coquilles Tests Os etc.) (Carbonates Sulfates Chlorures etc.) D'aprèş Nichols, 1999, simplifiéeˇ

2 Les roches silicoclastiques 1. Transport, puis dépôt quand le fluide perd de l énergie. * Suspension: Décantation => argiles, silts * Traction/saltation, trois cas principaux: - zone abritée dans le courant (dunes, rides) - augmentation de la section du courant (deltas) - diminution de la pente (cônes, alluvial ou sous-marin) si la variation est brutale, dépôt en masse (non trié) 2. Remaniement après dépôt, transport et tri du matériel (densité, granulométrie, ) Autre source d énergie (vagues, marées, courants, ) => Sédiments: 1. avec matrice (non triés), 2. sans (ou peu) matrice (partiellement triés), 3. sans matrice et triés (bien triés)

3 Les roches silicoclastiques La granulométrie Rocks Roches Nomenclature granulométrique pour les roches silicoclastiques

4 Les roches silicoclastiques La morphoscopie Etude de la surface des grains de quartz à la loupe binoculaire, sur des grains dont la taille est comprise entre 0,3 et 0,7 mm. 3 catégories qui mettent en évidence l agent de transport des grains. NU (non usés) EL (émoussés luisants) RM (ronds mats) Morraines,torrents, fleuves Plages marines Action éolienne, édifices dunaires, déserts

5 Les roches silicoclastiques Critères de description de la texture : mud-supported grain-supported liant grains + pores grains + matrice* grains + ciment* *matrice = déposée en même temps et de même nature que les grains *ciment = formé après le dépôt, souvent formé par de cristaux

6 Les roches silicoclastiques Classification : Matrice/ciment vs grains Classification des roches clastiques en fonction de la nature des grains (Petitjohn et al., 1987) Arénite Matrice/ciment < 15% > 15% Wacke

7 Les roches silicoclastiques Critères de description de la texture :

8 Les roches silicoclastiques Chartes visuelles pour estimer les pourcentages

9 Les roches silicoclastiques Classification pétrographique: Grains Arkose Quartzarénite (Grès) Litharénite

10 Les roches silicoclastiques Maturité texturale Inversion texturale Contenu en argiles Classement Emoussé

11 Les roches silicoclastiques Critères de description de la texture : - maturité quartz + micas ou argiles + feldspaths + fragments lithiques dominance de quartz

12 Les roches silicoclastiques Wackes Arénites lithiques Arkoses Quartzites

13 Les roches silicoclastiques Les propriétés fondamentales des grès Granulométrie Morphologie Taille Source Transport Nature Histoire Minéralogie Maturité texturale Quartz Feldspath Fragments lithiques Porosité Perméabilité

14 Les roches calcaires Composants - Organismes Calcite: CaCO 3 = Aragonite Calcite Mg: [Ca (Mg)]CO 3 Dolomite : (Ca,Mg)CO 3 Minéralogie des principaux tests ou coquilles Aspect des principaux organismes en lames minces

15 Les roches calcaires Composants Algues Algue rouge Charophytes Dasycladacées Stromatolithe

16 Les roches calcaires Composants - Microfossiles Radiolaires Forams benthiques Forams planctoniques Calpionelles

17 Les roches calcaires Composants - Organismes Annélides Gastéropodes et bivalves Echinodermes Brachiopodes

18 Les roches calcaires Composants. Organismes constructeurs Boundstone Bryozoaire Rudistes Corail

19 Les roches calcaires Les classifications tiennent compte de la phase de liaison (ciment, matrice) et des éléments figurés (allochems). Classification de Dunham (Loupe, terrain) Classification des carbonates Classification de Folk (Lames minces) Matrice/ciment et éléments figurés: - Dunham renseigne sur leurs proportions, - Folk renseigne sur leur nature.

20 Répartition des microfaciès (d après H. Arnaud, 2006)

21 La diagenèse Compaction / Cimentation / dissolution / recristallisation / remplacement La compaction dans les grès Uncompacted Grain packing Brittle deformation Pressure solution 41% 37% 31% 21%

22 La diagenèse Compaction / Cimentation / dissolution / recristallisation / remplacement - La cimentation correspond à la précipitation de matière sur un substrat disparition progressive de la porosité. LPNA auréole monocristalline Cimentation syntaxiale LPA prend même teinte de polarisation que le grain (Adams & Mackenzie, 1998) LM (X 15) de calcaire à crinoïdes (Lancashire, Angleterre, Carbonifère inférieur)

23 La diagenèse La cimentation Dans les grès

24 La diagenèse La cimentation Dans les carbonates Phréatique d eau douce Ne diagnostique pas un environnement de formation particulier Phréatique marin Phréatique marin

25 La diagenèse Compaction / Cimentation / dissolution / recristallisation / remplacement - La dissolution d'un substrat ou d'une phase diagénétique préexistante a évidemment comme conséquence une augmentation de la porosité. (Adams al., 1994) ooïde contact concavo-convexe LM teintée - LPNA X 52 - grainstone oolithique (Cap Rhir, Maroc, Jurassique supérieur)

26 La diagenèse Compaction / Cimentation / dissolution / recristallisation / remplacement - La recristallisation implique un changement de cristallinité de la phase préexistante, sans modification chimique. Exemples : augmentation de la taille moyenne des cristaux par coalescence dans une masse déjà cristallisée ; "inversion" de l'aragonite en calcite boue Boue recristallisée

27 La diagenèse Compaction / Cimentation / dissolution / recristallisation / remplacement - Le remplacement implique un changement chimique d'un substrat préexistant (dolomitisation, silicification) Dolomitisation partielle dans des mudstones carbonatés LM - LPNA X 70 calcaire dolomitique (Haut Atlas, Maroc, Jurassique supérieur) 10% de dolomite LM - LPNA X 35 calcaire dolomitique (localité et âge inconnus) 50% de la boue carbonatée (en noir) remplacée par la dolomite. Cristaux plus gros avec centres «sales» et couronnes propres (Adams & Mackenzie, 1998)

28 La diagenèse Dans les grès Porosité / Perméabilité Diagenèse Dissolution / fracturation Conditions environnementales Dualité compaction / cimentation Porosité I et II

29 La diagenèse Dans les grès Facteurs favorisant N I Facteurs réduisant N I Facteurs favorisant N II Forte résistance mécanique des grains Faible % en minéraux solubles ou silice amorphe Cimentation précoce réduite Ciments argileux ou enrobages ferreux précoces Surpression Présence précoce d hydrocarbures Fort % de grains ductiles Fort % en minéraux solubles Compaction mécanique Cimentation précoce Surpression Pression Dissolution Dissolution météorique des feldspaths Production de CO2 et dissolution calcitique Fracturation hydraulique Kaolinitisation des fd

30 1 Lettre ou numéro de la roche Présentation des observations 2 - Description macroscopique : dessin légendé avec titre et grossissement nature de la roche sédimentaire (silicoclastique, calcaire, évaporite ) 2a Tests (lame de verre et HCL) 2b Classification granulométrique (silicoclastique) ou Dunham (si roche calcaire) 3 Description microscopique : dessin légendé avec titre et grossissement et si vue en LPNA ou LPA 3a Nature des grains, si grains et du liant (matrice/ciment) 3a1 Pour les roches silicoclastiques : Pourcentage grains, matrice et ciment (en regardant les cibles) Pourcentage Qtz, FR et Fdpaths Classement, maturité texturale 3b Informations sur la diagenèse : porosité, cimentation, dissolution.. 4 Nom de la roche (classification selon les diagrammes triangulaires pour les silicoclastiques et selon Folk pour les calcaires) 5 Environnement de dépôt