Géologie - VI-A Sédimento Flashcards
Phénomène sédimentaire
Altération Erosion Transport Dépot = sédimentation Diagenèse
Altération
Changement de nature de la roche mère (sédimentaire - magmatique - métamorphique) placée dans des conditions de pression et température différentes de celles de sa genèse et qui subit des modifications physico-chimiques affectant les sédiments et les roches exposés à l’atmosphère, à l’hydrosphère et à la biosphère
Mécanique et chimique (dissolution / hydrolyse)
Erosion
Enlèvement, ablation, entraînement de constituants de la roche mère par un fluide
Gommage du relief
Transport
Par des agents vecteurs variés, principalement eau, vent, gravité
Dépot
= sédimentation = piegage
Par gravité et subsidence, selon la nature des particules :
- Dépôt des particules en suspension dans le vecteur < gravité
-Propriétés physico-chimiques variées qui déterminent le dépôt des ions en solution (évaporation)
Diagenèse
Transformation du sédiment meuble en roche sédimentaire au cours de son enfouissement
Compaction , déshydratation, réduction de la porosité, précipitation d’un ciment, recristallisations…
Roches sédimentaires : trois types de roches
-<b> Roches sédimentaires détritiques terrigènes </b>
Proviennent de l’accumulation de produits de l’érosion des roches préexistantes (magmatiques, métamorphiques ou sédimentaires)
-<b> Roches sédimentaires biogènes</b>
Carbonatées, carbonées, siliceuses
Soit détritiques biogènes si < accumulation de tests = coquilles
Soit < bioprécipitation
-<b> Roches sédimentaires chimiques </b> ou <b> évaporites </b>
Proviennent de la précipitation de sels en solution
Roches sédimentaires : quantité sur Terre
5% du volume des croûtes
70% de la surface
Roches sédimentaires : utilisation
- Construction, énergies fossiles..
- paléontologie, reconstitution de paléoclimats, étude de fossiles –> retracer l’Histoire de la vie, de la lignée humaine, l’identification des crises biologiques..
Modelé
Ensemble des formes s’expliquant par l’action des processus de surface (altération et érosion)
Modelé karstique (=karst)
Dissolution sur lithologie calcaire
Principalement < eaux météoritiques
–> CaCO3 + CO2 + H2O = 2 HCO3- +Ca2+
- en surface : dissolution - ruissellement
- en profondeur : dissolution - circulation
Sous contrôle lithologique dominant
Réaction d’équilibre des carbonates = équation de dissolution de la calcite (CaCO3)
CaCO3 + CO2 + H2O = 2 HCO3- +Ca2+
Canyons, avens
<i>Modelé karstique : épikarst</i>
Doline
<i>Modelé karstique : épikarst</i>
Depression circulaire = marmite de dissolution dans laquelle s’infiltrent les eaux de surface.
Il peut arriver que l’eau soit retenue car le calcaire n’est pas pur (calcaire marneux) : l’eau dissout le CaCO3 mais les argiles résiduelles restent et tapissent le fond de la doline => imperméable
Dissolution congruente de la calcite (argiles et décalcification)
Cultures possibles
Lapiaz = lapiez
<i>Modelé karstique : épikarst</i>
surface creusée de cannelures ou de rigoles, larges de 1cm - 1m, séparées par des lames tranchantes
Végétation maigre et rase
Chaos, ruines
<i>Modelé karstique : épikarst</i>
Accumulations de blocs parfois énormes et profondément dégagés par l’érosion
Modelé karstique : épikarst
–> Formes aériennes, repérées sur des cartes géologiques :
Canyons, avens
Dolines
Lapiaz = Lapiez
Chaos, ruines
Vallées en eau / sèches (eau captée par l’endokarst)
Modelé karstique : endokarst
–> Réseau souterrain
influencé par les discontinuités géologiques (cassures - diaclases - failles) du massif calcaire qui conditionnent la direction des galeries
-partie fossile, dénoyée
-partie active : rivières souterraines s’y écoulent
Concrétions calcaires comme :
Stalactite
Stalagmite
Draperies
Stalactique
<i> Modelé karstique : endokarst </i>
Tombe
Canal central où circule l’eau
Stalagmite
<i> Modelé karstique : endokarst </i>
Monte
Plein (vs stalactite)
Résurgence
<i> Modelé karstique : épikarst </i>
Point où l’eau qui circule dans l’endokarst ressort
Dissolution d’une roche
Décomposition totale d’un minéral en ses ions constitutifs –> se retrouvent en solution, ne participent à aucune néoformation sur place
Equation de dissolution du CO2 dans l’eau
CO2 + H20 = H2CO3 = H+ + HCO3-
Karsitification
Processus de mise en place du karst
Conditions :
- L’eau doit pouvoir dissoudre la roche => contient un acide, le plus souvent < dissolution du CO2 produit par la végétation dans les sols
- L’eau doit pouvoir s’écouler à l’intérieur de la roche –> écoulement souterrain > superficiel. La roche présenter une faible perméabilité (vides de faible largeur) => il faut charge suffisante d’eau souterraine / hauteur suffisante par rapport au point de sortie càd relief bien marqué (montagnes - plateaux traversés par des gorges) (vs bassin)
Relief inversé
<b> Altération préférentielle = érosion différentielle </b>
=f(lithologie)
-structure interne = f(nature, mode de formation)
-cohésion –> organisation des minéraux, du ciment/matrice vitreuse.
magmatique, métamorphique non altérée> argiles, calcaires, grès peu consolidés
-eau interstitielle
microfissures, schistosité, diaclases, plans de clivages de minéraux.. = plans de cassure préférentielle
Loess
=limon des plateaux
Sédiment détritique terrigène meuble formé par l’accumulation de limons issus de l’érosion éolienne, dans les régions désertiques et périglaciaires.
Ces dépots éoliens de couverture résultent du transport par le vent à moyenne et longue distance. Ils s’étendent en couverture sur plus de 10% de la surface des continents et concernent aussi les sables fins (<i>sables de couverture</i>)
Alluvions
Sédiments détritiques terrigènes issus du dépot de débris plus ou moins gros, tels du sable, de la vase, de l’argile, des galets, du limon ou des graviers,
et riches en matière organique, transportés par les cours d’eau.
Les alluvions peuvent se déposer dans le lit du cours d’eau ou s’accumuler au point de rupture de pente.
- alluvions fluviatiles déposés par un fleuve / rivière
- alluvions fluvioglaciaires déposés par l’eau de fonte d’un glacier
- alluvions fluviomarines qui s’accumulent dans les estuaires
Bon granulats pour l’industrie du bâtiment, utiles entre autres dans la constitution des bétons
Colluvions
Dépôt meuble de bas de pente, sur un versant, mis en place par gravité et reflétant la lithologie du haut du versant
Faible transport, vs alluvions
Altération
=modification de la roche mère
Ici, un granite :
-Perte de l’identité structurale : fracturation par diaclases, perte de cohésion (au niveau des diaclases dans la partie médiane de l’affleurement / généralisée dans la partie supérieure : <b> arène</b>
-perte de l’identité minéralogique : apparition de petits minéraux responsables de la perte de cohésion et formés aux dépens des minéraux originels (felsdpaths - micas)
Disparition inégale des minéraux originels : (incongruence, tri géochimique) :
-minéraux non altérés, pauvres en ions de substitution: quartz
-minéraux transformés qui disparaissent, plus altérés = plus riches en ions de substituion : micas > feldspaths plagio > feldspaths potassiques
-minéraux formés par hydrolyse des minéraux précédents : argiles (smectites TOT)
- Perte de l’identité chimique : agent d’altération = eaux météoritiques , ruissellement. partie superficielle de l’affleurement => au contact de l’eau plus longtemps, plus intensément
- ions mobiles s’accumulent dans les horizons superficiels (Fe => enrichissement en fer qui s’accumule par précipitation)
- ions mobiles évacués par lessivage –> <b> lignée ionique</b>
- particules solides peuvent être évacuées –> <b>lignée détritique</b>
Arène / Sable
Arène = roche résiduelle Sable = roche sédimentaire
Arénisation
=mode d’altération du granite en <i>zone tempérée</i>
=> tri chimique et physique < mobilité différentielle
Paysage de cuirasse latéritique
<i>climat tropical humide</i>
Sol durci, stérile, formé de <b>latérite</b>
REcouvre 20millions de km2 dans les régions tropicales, épaisseur moyenne d’1m
Latérite
roche résiduelle de l’altération d’un socle granitique en climat tropical, tendre mais qui durcit en séchant, de couleur rouge
Ocre typique riche en fer et en alumine
profil d’altération d’un granite en climat chaud et humide
De la base vers le sommet
-<b>Arène granitique</b> : feldspaths altérés, micas en partie. kaolinite appraît
-<b>lithomarge</b> : horizon à argile tachetée
Ensemble plutôt blanc (kaolinite) moucheté de rouge (oxydes de fer)
-<b>Cuirasse latéritique</b> très épaisse (1-8m) , rouge et dure, riche en oxydes defer et d’aluminium. Kaolinite, Goethite, Gibbsite
Goethite
FeO(OH)
Gibbsite
Al(OH)3
Bauxite (latérite alumineuse)
Résidu solide laissé sur place par l’érosion, sous forme de latérite alumineuse, de roches endogènes (roches magmatiques : granites, gabbros.. ; métamorphiques : schistes, micaschistes, gneiss..) et exogènes (argilites) ou d’aluminosilicates.
Eléments solubles éliminés ; Al, peu soluble, concentré sous forme d’hydroxyde d’aluminium
Enrichissement en Fe –> goethite, hématite = ferratilisation –> couleur de la bauxite (blanc-> rouge)
Hématite
Fe2 O3
Latérite ferrugineuse
Se développent sur des roches basiques/ultra-basiques, pauvre en alumine, concentrent les oxyhydroxydes de fer, le nickel sous forme de garniérite (serpentine nickélifère)
Erosion en milieu tropical
- humide : hydrolyse + désilification + désalcanilisation complètes
- sec : formation d’inselberg
Modelé glaciaire
Contrôle climatique dominant
Moraine
=till
Amas de débris minéral transporté par un glacier ou une nappe de glace
Observables :
- au cours de leur transport, sur/dans la glace
- déposées sur le sol sous-jacent, traces d’anciens glaciers
–> blocs rocheux de toutes tailles, arrachés et transportés par le glacier, déposés par sa fonte
- <b>frontale</b> : arc de cercle autour du front du glacier, marque l’avancement d’un glacier et ses stades de retraits
- <b>latérale</b> : marque les bords du glacier et ses différentes amplitudes
- <b>de fond</b> : abandonnée par le glacier lors de son retrait/de sa fonte
- <b>médiane</b> : réunion de moraines latérales de deux glaciers qui se sont rejoints
Glacier
Masse de glace formée par l’accumulation et la compaction de la neige. Suit les pentes < topographie, gravité :
- en amont : <b>zone d’accumulation</b> : quantité de neige stockée plus importante que celle qui fond càd bilan neigeux positif
- en aval : <b>zone d’ablation</b> : bilan neigeux négatif
- -> déplacement du glacier –>aval 10-100cm/an
- <b>calotte glaciaire </b> : revêt entièrement un sommet montagneux
- <b>glacier de cirque</b> : dans un dépression perchée
- <b>glacier de vallée</b> : langue de glace partant d’un glacier de cirque
- <b>inlandsis</b> : glacier recouvrant une importante surface continentale
Cirque
Dépression semi-circulaire entourée de versants raides (horns) ; est / a été occupée par un bassin d’alimentation glaciaire / simple glacier de cirque / glacier plus long
en amont de vallée glaciaire
Rimaye
Crevasse créée par l’avancée du glacier en mouvement (//substratum immobile)
Crevasse
Fracture liée au déplacement du glacier
Névé
Accumulation de neige qui tient sans fondre, alimentant le glacier
Formes propres au glacier
Glacier Cirque Rimaye Crevasse Névé
Formes de creusement par le glacier
Auge = vallée glaciaire = Vallée en U Vallée suspendue Ombilic Verrou Lac glaciaire Marques glaciaires
Auge = vallée glaciaire
Vallée en U (flancs abrupts, fond plat)
Vallée creusée, érodée par un glacier et son écoulement, caractéristique des régions des montagnes ayant été affectées par une glaciation régionale
Correspond dans la plupart des cas à des héritages des glaciations pléistocènes (début quaternaire)
Vallée suspendue
Résulte de l’érosion par un petit glacier annexe, affluent d’un glacier plus important (ayant creusé la vallée en auge principale)
Ombilic
Surcreusement local d’une vallée glaciaire,
formé lorsqu’un glacier et ralenti par un changement de direction de la vallée
Après le retrait du glacier, un ombilic est généralement occupé par un lac qui se comble peu à peu par des alluvions fluvio-lacustres jusqu’à former une plaine
Verrou
Surrélévation dans une vallée glaciaire, dans une zone plus étroite, qui a mieux résisté à l’érosion du glacier
Barrage naturel possible pour un lac glaciaire
Lac glaciaire
Formé après la disparition du glacier, occupe le surcreusement précédant un verrou glaciaire ou un vallum
Se comble assez rapidement, laissant place à une plaine alluviale
marques glaciaires
Laissées par le glacier sur le substratum
Roches moutonnées (arrondies par le frottement),
striées (gravées de stries, par les cailloux emballés dans la glace et déplacés par le glacier)
Formes de dépôts par le glacier
Moraine Vallum Dépôts fluvio-glaciaires Tillite Bloc erratique
Vallum
=amphithéatre
relief constitué par la moraine frontale, en croissant convexe vers l’aval
Sert souvent de barrage naturel à un lac glaciaire
Dépôts fluvio-glaciaires
Moraines remaniées par les eaux
Caractérisés par leur mauvais classement granulométrie, présence d’une abondante matrice argileuse
Tillite
Roche sédimentaire issue de la consolidation de moraines
Reconnaissable à ses blocs de tailles variées, striés, mal classés, emballés dans une matrice argileuse
Bloc erratique
gros bloc rocheux transporté sur de grandes distances par la glace
Lac périglaciaire
Sédimentation avec rythmicité annuelle : dépôt sableux (été) / dépôt argileux (hiver) (foncés)
–> Varves = méthode de datation absolue
Horn
Versant raide
épaulement
?
Torrent sous glaciaire
?
Fossé d’effondrement
Formé < contraintes tectoniques extensives
ex : fossé Rhénan, Bresse, Limagne
Bassin d’avant-pays
formé < flexuration visco-elasatique de la lithosphère de part et d’autre d’une chaine de montagne
ex : bassin molassique Suisse, bassin de la plaine du Pô
Altération mécanique
Perte de cohésion de la roche
- Creusement par un glacier
- Creusement par un cours d’eau (vallée fluviatile en V)
- Fracturation par formation de diaclases -> débit en boules
- plans de fragilités
- Fragmentation par thermoclastie (dilatation / compaction)
- Fragmentation par cryoclastie = gélifraction (eau)
- Fragmentation par haloclastie (eau salée)
- Fragmentation par gravité (écroulements, éboulements)
- fragmentation par les activités végétales / humaines
3x plus que altération chimique
48mm en moins par an
Altération chimique par dissolution (ex des carbonates)
Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3 + CO2 + H20
facteurs :
- eau riche en CO2 dissous /acide
- température basse (plus de CO2 dissous)
- pH (déplacement de l’équilibre vers H2CO3 –> CO2)
- faible activité biologique
- eau faiblement renouvelée (plus de CO2 dissous)
- lessivage important
Altération chimique par hydrolyse
A + H2O = B + ions en solution
–> incongruent
ex feldspath –> minéral argileux (smectite..) :
3 KAlSI3O8 (orthose) +2H+ +12H2O (solution d'attaque) = illite (minéral résiduel) + solution de lessivage (K+, Si(OH)4) --> Si/Al =3 eau/orthose = 4
Argile (minéral argileux)
Phyllosilicate hydraté
Argile TO : alternance feuillet tétraédrique-octaédrique
ex : kaolinite
Argile TOT : tétra-octa-tétra
Désalcalinisation
lessivage du K+
Désilification
lessivage du Si(OH)4
Climat tempéré (taux de lessivage faible, T modérée)
Bisiallitisation (Hydrolyse ménagée)
orthose + eau = smectites + K+ et SI(OH)4 en solution
désalcalinisation et désilification partielles
argiles néoformées : SiAl =(environ) 2
Climat plus chaud et/ou lessivage plus important
Monosiallitisation (Hydrolyse plus poussée)
Désalcalinisation totale, désilification partielle
Si/Al = 1 environ
Climat tropical et/ou lessivage maximal
Allitisation (Hydrolyse totale)
Latérisation
Désilification, désalcalinisaiton totales
Ségrégation lors de l’altération
- Phase migratrice : cations, oxyanions solubles évacués –> <b>lignée ionique </b>
- Phase résiduelle : hydrolysats insolubles
Sol
litière végétale : couche de feuilles, débris végétaux
- <b>humus</b> : couche de débris de végétaux, fragments de minéraux, importante quantité de microorganismes (bactéries, champignons), qui la décomposent
- couche minérale : de fragments de roches mêlés à des débris végétaux (arène granitique). partie supérieure = <b>zone de lessivage</b> des oxydes, sels minéraux ; partie inférieure = <b>zone d’accumulation / précipitation</b> des éléments lessivés
Sous-sol :
- roche mère fissurée (altérite)
- roche mère saine
Pédogenèse
Formation, évolution d’un sol
Latérisation
Altération du granite en climat tropical humide
lignée détritique terrigène
particules détritiques, de tailles variées en suspension –> transportées
lignée ionique
solutés, dont ions –> transportés en solution
eustatisme
variation du niveau marin :
transgression / régression
charge du fleuve
msse de sédiments transportés par une section d’un fleuve par unité de temps.
Dépend du débit du fleuve, de la concentration en particules
biostasie
équilibre entre le maintien et le renouvellement des sols recouverts de végétation
rhexistasie
intense érosion à la suite d’une destruction de la végétation (incendie, sécheresse prononcée, défrichement)
Matrice / ciment ?
Les deux sont des phases de liaison
Matrice (micrite) : boue de calcite microcristalline, déposée en même temps que les élements figurés
Mate, sombre
Ciment (sparite) : cristaux de calcite se mettant en place postérieurement à la sédimentation (lors de compaction ou diagenèse)
