Les Structures Sédimentaires [PDF]

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LES FIGURES SEDIMENTAIRES

Introduction Ce sont des structures qui s’observent sur les roches sédimentaires. Elles constituent un important indicateur des conditions de transport et de dépôt des sédiments et elles sont utilisées pour la reconstitution des paléo environnements et la détermination de la polarité des couches. On les distingue selon trois types de critères: Selon l’époque de formation par rapport à la sédimentation: Les structures pré-sédimentaires sont observées à la surface supérieure des bancs constitués auparavant (et à la surface inférieure des nouveaux bancs sous la forme de contre-empreintes) avant le dépôt de nouveaux sédiments. Elles sont à rapporter le plus souvent à des processus d'érosion. Exemple: traces de glissement d'objets sur le fond. Beaucoup de ces structures fournissent des indications sur la direction et le sens des courants. Les structures synsédimentaires se forment au cours du dépôt des sédiments et témoignent de la vitesse, nature, sens, direction des agents de transport. (stratification entrecroisée, bioturbation…) Les structures post-sédimentaires se développent dans le sédiment après son dépôt. On relève les réarrangements hydrostatiques (figures de charge), les structures dues aux déplacements latéraux de masses de sédiments (slumps), les structures de dessiccation, etc.

Selon le facteur de genèse des figures(formées par des courants, des organismes, le climat, etc) Selon la position des figures dans les sédiments (à la base, au toit ou dans la couche sédimentaire)

I/ Hyporeliefs: Figures en relief visible à la face inférieure d’un banc

On y distingue, d’une part les figures dues à l’activité animale: pistes, terries, etc.( image de gauche) et celles qui sont dues à des actions mécaniques, le plus souvent à la base d’un banc détritique.( image de droite) . Ces dernières sont réparties en deux groupes : Les figures de courant et les figures d’interfaces. Les hyporeliefs sont considérés comme des structures pré-sédimentaires

I/ Hyporeliefs: Figures en relief visible à la face inférieure d’un banc 1. Les figures de courant : le relief (en angl. cast) que l’on observe est alors le moulage d’un creux (en angl. mark) du fond sous-marin, produit directement, ou indirectement, par l’action d’un courant.

Exemples: 1.1 Les flute casts (moulages en flûte): produits par le creusement d’un courant autour d’un objet posé sur le fond, ils se présentent comme des cônes allongés avec la pointe tournée du côté de l’arrivée du courant.

I/ Hyporeliefs: Figures en relief visible à la face inférieure d’un banc 1. Les figures de courant : le relief (en angl. cast) que l’on observe est alors le moulage d’un creux (en angl. mark) du fond sous-marin, produit directement, ou indirectement, par l’action d’un courant.

1.2.les tool casts (moulages d’outil): produits par un objet en mouvement et représentés surtout les groove casts (moulages de cannelure), figure de base de banc formée par le moulage d’une rainure creusée sur le fond sous marin par un objet traîné par un courant. . Ce sont de bons indicateurs de la direction des courants (mais pas de leur sens).

I/ Hyporeliefs: Figures en relief visible à la face inférieure d’un banc 2. Les figures d’interfaces : s’exprimant souvent par des « interfacial casts » (moulages d’interfaces) dont les causes sont liées aux différences de comportement mécanique entre le sédiment déjà déposé et celui qui vient reposer sur lui. C’est p. ex., le cas « load cast »( moulages de boue) appelés aussi figures de charge, où la couche supérieure s’enfonce en certains points dans la couche inférieure sous l’effet de la gravité.

A: figures de charge formées par du grès dans une siltite; B: développement expérimental de figures de charge à l'interface d'une couche sableuse (claire) et argileuse (sombre).

I/ Hyporeliefs: Figures en relief visible à la face inférieure d’un banc 3. Les traces de bioturbation: Déformation d'un sédiment non encore lithifié par l'action d'organismes vivants et que l'on retrouve sous forme de pistes ou de terriers dans les roches sédimentaires. Elles se retrouvent sous forme de moules à la base des bancs sus-jacents du banc ou elles se sont formées. Elles sont considérées comme synsédimentaires ou légèrement postérieurs à la sédimentation. Utilité: profondeur du dépôt, polarité des couches et parfois datation des couches.

II/ Figures visibles dans la couche sédimentaire (structures internes)

Le litage ("bedding") est l'expression de la stratification à l'échelle du banc (cm et plus) ,la lamination représente la stratification à l'échelle du mm et en deçà, au sein des bancs. Ils sont produits par des changements plus ou moins périodiques dans la sédimentation (variations de la granulométrie, de la composition des sédiments) 1.Litage et lamination horizontale dans les sables et les grès

Stratifications planes sur une plage, Santa Cruz, Californie, USA.

Litage horizontal à l’origine, apparait oblique suite à la déformation (Antelope Canyon, en Arizona)

II/ Figures visibles dans la couche sédimentaire (structures internes) 2.Stratification oblique (entrecroisée) lits élémentaires disposés obliquement par rapport aux limites de la couche Les causes de ses dispositions toujours liées à l’agitation du milieu de sédimentation sont très variées (courants fluviatiles ou marins, houle, vent,..,)

Stratification oblique (entrecroisée) dans les grès

2.Stratification oblique : interprétation.

Stratification oblique dans un chenal

Stratifications entrecroisées de vagues dans un grès du Paléozoïque inférieur, Kalbarri, Australie.

stratifications obliques, crées par des courants de direction constante.

stratifications entrecroisées de rides de vagues (courant oscillatoire).

II/ Figures visibles dans la couche sédimentaire (structures internes)

3.Les stylolithes : structures linéaires fines et ondulées dans les roches sédimentaires, principalement dans les roches carbonatées. Ces figures, que l’érosion peut mettre en relief, correspondent à des surfaces de dissolution sous pression, et permettent notamment de déterminer la direction de la compression qui leur adonné naissance

Macrostylolites dans un calcaire.

III/ Figures visibles au sommet de la couche sédimentaire 1. Les ripple marks = marques en ride =rides de courant Rides allongées , généralement parallèles formant un relief, haut de 1 à 5cm env., à la surface supérieure d’une couche détritique. Elles peuvent avoir comme cause l’agitation de la houle sur les plages, ou l’action de courants marins sur le fond. 1.1.Les rides asymétriques = rides de courant: Résultent d’un courant unidirectionnel. Leur dissymétrie permet de déterminer le sens du courant.

1.1.Les rides symétriques = rides de vague: Résultent d’un courant oscillatoire

III/ Figures visibles au sommet de la couche sédimentaire 2.Les gouttes de pluie ("rain drops"): Les gouttes qui frappent la surface d'un sédiment non consolidé y creusent de petits cratères circulaires ou elliptiques. Le bord du cratère est légèrement en relief par rapport à la surface du sédiment.

Empreintes de gouttes de pluie sur un sédiment argileux

III/ Figures visibles au sommet de la couche sédimentaire 3. Les mud craks =fentes de dessiccation - Fissure s’ouvrant dans un sol argileux qui se dessèche. Ces fentes dessinent souvent un réseau grossièrement polygonal qui peut être moulé par le dépôt d’un nouveau sédiment. On les retrouve parfois fossilisées dans des dépôts anciens, et c’est alors un argument pour dire que ceux-ci ont été, au moins temporairement, exposés à l’air libre.

Travail à faire en séance TP: Observer les échantillons à votre disposition, reconnaitre les différentes figures sédimentaires. Faire des dessins de chaque figure Pour chaque dessin, faire un commentaire montrant les caractéristiques de la figure sédimentaire et son interprétation