Si les roches ignées forment le gros du volume de la croûte terrestre, les roches sédimentaires forment le gros de la surface de la croûte. Quatre processus conduisent à la formation des roches sédimentaires: l'altération superficielle des matériaux qui produit des particules, le transport de ces particules par les cours d'eau, le vent ou la glace qui amène ces particules dans le milieu de dépôt, la sédimentation qui fait que ces particules se déposent dans un milieu donné pour former un sédiment et, finalement, la diagenèse qui transforme le sédiment en roche sédimentaire.
L'altération superficielle.
Les processus de l'altération superficielle sont de
trois types: mécaniques, chimiques et biologiques. Les processus mécaniques
(ou physiques) sont ceux qui désagrègent mécaniquement la roche, comme l'action
du gel et du dégel qui à cause de l'expansion de l'eau qui gèle dans les fractures
ouvre progressivement ces dernières. L'action mécanique des racines des arbres
ouvre aussi les fractures. L'altération chimique est très importante : plusieurs
silicates, comme les feldspaths, souvent abondants dans les roches ignées,
sont facilement attaqués par les eaux de pluies et transformés en minéraux
des argiles (phyllosilicates) pour former des boues. Certains organismes ont
la possibilité d'attaquer biochimiquement les minéraux. Certains lichens vont
chercher dans les minéraux les éléments chimiques dont ils ont besoin. L'action
combinée de ces trois mécanismes produit des particules de toutes tailles.
C'est là le point de départ du processus général de la sédimentation.
Le transport.
Outre le vent et la glace, c'est surtout l'eau qui
assure le transport des particules. Selon le mode et l'énergie du transport,
le sédiment résultant comportera des structures sédimentaires variées: stratification
en lamelles planaires, obliques ou entrecroisées, granoclassement, marques
diverses au sommet des couches, etc. Les roches sédimentaires hériteront de
ces structures. Le transport des particules peut être très long. En fait,
ultimement toutes les particules devront se retrouver dans le bassin océanique.
La sédimentation.
Tout le matériel transporté s'accumule dans un bassin
de sédimentation, ultimement le bassin marin, pour former un dépôt. Les sédiments
se déposent en couches successives dont la composition, la taille des particules,
la couleur, etc., varient dans le temps selon la nature des sédiments apportés.
C'est ce qui fait que les dépôts sédimentaires sont stratifiés et que les
roches sédimentaires issues de ces dépôts composent les paysages stratifiés
comme ceux du Grand Canyon du Colorado par exemple.
La diagenèse.
L'obtention d'une roche sédimentaire se fait par la
transformation d'un sédiment en roche sous l'effet des processus de la diagenèse.
La diagenèse englobe tous les processus chimiques et mécaniques qui affectent
un dépôt sédimentaire après sa formation. La diagenèse commence sur le fond
marin, dans le cas d'un sédiment marin, et se poursuit tout au long de son
enfouissement, c'est-à-dire, à mesure que d'autres sédiments viennent recouvrir
le dépôt et l'amener progressivement sous plusieurs dizaines, centaines ou
même milliers de mètres de matériel. Les processus de diagenèse sont variés
et complexes : ils vont de la compaction du sédiment à sa cimentation, en
passant par des phases de dissolution, de recristallisation ou de remplacement
de certains minéraux. Le processus dia génétique qui est principalement responsable
du passage de sédiment à roche est la cimentation. Il s'agit d'un processus
relativement simple : si l'eau qui circule dans un sédiment, par exemple un
sable, est sursaturée par rapport à certains minéraux, elle précipite ces
minéraux dans les pores du sable et ceux-ci viennent souder ensemble les particules
du sable; on obtient alors une roche sédimentaire qu'on appelle un grès. Le
degré de cimentation peut être faible, et on a alors une roche friable, ou
il peut être très poussé, et on a une roche très solide. La cimentation peut
très bien se faire sur le fond marin (diagenèse précoce), mais il est aussi
possible qu'il faille attendre que le sédiment soit enfoui sous plusieurs
centaines ou même quelques milliers de mètres de matériel (diagenèse tardive).
L'induration (cimentation) d'un sédiment peut se faire
tôt dans son histoire dia génétique, avant l'empilement de plusieurs mètres
de sédiments (pré compaction), ou plus tardivement, lorsque la pression sur
les particules est grande due à l'empilement des sédiments.
Dans le cas de la cimentation pré compaction (schéma
du haut), les fluides qui circulent dans le sédiment précipitent des produits
chimiques qui viennent souder ensemble les particules. Exemple : la calcite
qui précipite sur les particules d'un sable et qui finit par souder ces dernières
ensemble. La compaction d'un sédiment (schéma du bas) peut conduire à sa cimentation.
Ainsi, la pression élevée exercée aux points de contact entre les particules
de quartz d'un sable amène une dissolution locale du quartz, un sursaturation
des fluides par rapport à la silice et une précipitation de silice sur les
parois des particules cimentant ces dernières ensemble.
Le nom des sédiments et roches sédimentaires.
La dénomination des sédiments et roches sédimentaires
se fait en deux temps.
D'abord selon la taille des particules (la granulométrie)
chez les terrigènes et les alchimiques. Deux tailles sont importantes à retenir
: 0,062 et 2 mm. La granulométrie n'intervient pas dans le cas des ortho chimiques
puisqu'il s'agit de précipités chimiques et non de particules transportées.
Ensuite, on complète la classification par la composition minéralogique. La composition des particules des terrigènes se résume au quartz, feldspath, fragments de roches (morceaux d'anciennes roches qui ont été dégagés par l'érosion) et minéraux des argiles (par exemple, les sables des plages de la Nouvelle-Angleterre sont surtout des sables à particules de quartz avec un peu de feldspaths). Quant aux allo chimiques, ce sont principalement des calcaires, ce qui est reflété par le suffixe CAL dans le nom. Les particules des allo chimiques sont formées en grande partie par les coquilles ou morceaux de coquilles des organismes (calcite ou aragonite). Les sédiments des zones tropicales sont surtout formés de ces coquilles, comme par exemple les sables blancs des plages du Sud! Chez les ortho chimiques, le nom est essentiellement déterminé selon la composition chimique.
Avec l'aimable autorisation de : Pierre-André Bourgue (Université Laval Québec, Canada )