Sciences · Terre et climat
Les roches sédimentaires
Les roches sédimentaires se forment à la surface de la Terre par accumulation de débris, de restes d’êtres vivants ou de précipités chimiques, qui se tassent et se cimentent au fil du temps en couches.
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Les roches sédimentaires ne représentent qu’une faible part du volume de la croûte, mais elles recouvrent environ les trois quarts de la surface des continents. Ce sont elles qui portent les fossiles, le pétrole, le charbon, une grande partie des nappes d’eau souterraine et les pierres de taille de nombreux monuments. Elles racontent l’histoire de la surface de la Terre : mers anciennes, déserts, rivières, récifs coralliens.
De la poussière à la roche : les étapes
- L’altération et l’érosion : les roches existantes sont fragmentées et dissoutes par l’eau, le gel, le vent et les êtres vivants (voir érosion).
- Le transport : rivières, vent, glaciers et courants marins déplacent les particules et les ions dissous.
- Le dépôt : quand l’agent de transport perd de l’énergie, les particules se déposent, souvent au fond des lacs et des mers, en couches successives.
- La diagenèse : enfouis sous de nouvelles couches, les sédiments se tassent, perdent leur eau et leurs grains se soudent par un ciment naturel (calcite, silice). Un sable devient un grès, une boue devient une argilite.
Les trois grandes familles
Les roches détritiques
Elles sont formées de débris d’autres roches, classés selon leur taille :
| Taille des grains | Sédiment meuble | Roche consolidée |
|---|---|---|
| Plus de 2 mm | Galets, graviers | Conglomérat (poudingue si galets arrondis, brèche si anguleux) |
| De 0,063 à 2 mm | Sable | Grès |
| De 0,004 à 0,063 mm | Silt (limon) | Siltite |
| Moins de 0,004 mm | Argile, vase | Argilite, schiste argileux (pélite) |
Les marnes, mélanges d’argile et de calcaire, sont intermédiaires entre roches détritiques et biologiques.
Les roches d’origine biologique
Elles sont produites par des êtres vivants :
- le calcaire, souvent formé de coquilles, de squelettes et de débris d’organismes marins (coraux, mollusques, foraminifères) ;
- la craie, calcaire très pur constitué de minuscules plaques de carbonate de calcium, les coccolithes, produites par des algues planctoniques ; elle forme les falaises d’Étretat et de Douvres ;
- le charbon, issu de l’accumulation de végétaux dans des marécages, transformés en tourbe puis en lignite, houille et anthracite ;
- le pétrole et le gaz naturel, issus de la matière organique du plancton enfouie et chauffée ; ce ne sont pas des roches au sens strict, mais des fluides piégés dans les roches sédimentaires.
Les roches d’origine chimique
Elles précipitent à partir d’eaux saturées en sels :
- les évaporites (sel gemme ou halite, gypse) se déposent quand l’eau de mers fermées ou de lagunes s’évapore ; elles sont à l’origine des mines de sel d’Alsace et de Lorraine ;
- le travertin et le tuf calcaire se forment près des sources riches en calcaire ;
- certains silex et meulières résultent de la précipitation de silice.
Lire les strates
Les roches sédimentaires sont disposées en strates, ou couches. Leur lecture repose sur des principes énoncés par le savant danois Nicolas Sténon en 1669 :
- superposition : une couche est plus récente que celle qu’elle recouvre, sauf bouleversement tectonique ;
- horizontalité originelle : les sédiments se déposent à l’horizontale ; des couches inclinées ou plissées ont été déformées après coup ;
- continuité latérale : une même couche a le même âge sur toute son étendue.
Avec les fossiles, ces principes ont permis de bâtir l'échelle des temps géologiques. Les sédiments gardent aussi la trace de leur milieu de dépôt : rides de courant, fentes de dessiccation, empreintes de gouttes de pluie, dunes fossiles.
Pourquoi les fossiles s’y trouvent
Les fossiles se conservent dans les roches sédimentaires parce que les organismes y sont enfouis rapidement, à basse température, à l’abri de l’oxygène. Dans les roches magmatiques, formées à partir de liquide en fusion, et dans la plupart des roches métamorphiques, transformées par la chaleur et la pression, ils sont détruits.
Des roches au quotidien
| Roche | Usages |
|---|---|
| Calcaire | Pierre de taille (calcaire lutétien des immeubles parisiens), chaux, ciment |
| Argile | Briques, tuiles, céramique, porcelaine (kaolin) |
| Gypse | Plâtre (le « plâtre de Paris », extrait de la butte Montmartre) |
| Grès | Pavés, meules, pierre de construction (grès rose des Vosges, cathédrale de Strasbourg) |
| Sel gemme | Sel alimentaire, industrie chimique |
| Craie | Amendement agricole, craie de tableau autrefois |
Les roches sédimentaires poreuses, comme les grès et certains calcaires, forment aussi des aquifères qui stockent les nappes phréatiques. Les calcaires, solubles, donnent naissance aux paysages de karst et aux grottes.
Questions fréquentes
Combien de temps faut-il pour former une roche sédimentaire ?
De quelques milliers à plusieurs millions d’années selon les roches et les conditions d’enfouissement. Les sédiments se déposent souvent au rythme de quelques millimètres à quelques centimètres par millénaire en mer profonde.
Le sable est-il une roche ?
Le sable est un sédiment meuble, pas encore une roche consolidée. Une fois compacté et cimenté, il devient un grès.
Comment reconnaître un calcaire ?
Une goutte d’acide dilué (vinaigre, ou acide chlorhydrique en laboratoire) fait effervescence à sa surface : le carbonate de calcium libère du dioxyde de carbone. Le calcaire se raye aussi facilement avec une lame d’acier.