Les roches sédimentaires proviennent de la transformation en roches compactes de particules ou de grains qui se sont accumulés au cours du temps (les sédiments). Elles forment des couches (strates) qui sont nettement visibles lorsque des mouvements de terrain mettent à nu des failles dans le relief.

Nota : les particules ou grains que l’on retrouve dans les roches sédimentaires sont appelés des clastes.

Lorsque les matériaux qui forment les couches sédimentaires proviennent de l’érosion, on parle de sédiments terrigènes. S’ils consistent en fragments de coquilles qui s’accumulent au fond de l’eau, on parle de sédiments allochimiques. S’ils proviennent de la précipitation de minéraux présents dans un bassin marin ou lacustre on parle de sédiments orthochimiques. Les matériaux composant les sédiments terrigènes sont majoritairement des silicates ou des aluminosilicates. Dans le cas des allochimiques on trouve exclusivement des calcaires. Dans le cas des orthochimiques on trouve principalement des carbonates et en particulier des carbonates de calcium, mais aussi d’autres types de sels minéraux ou des nodules siliceux prisonniers d’une gangue calcaire.

La sédimentation terrigène se fait en quatre étapes :

• l’altération superficielle des roches qui produit des particules,
• le transport de ces particules par le vent ou l’eau vers un bassin de sédimentation,
• la sédimentation proprement dite qui fait que les particules se déposent pour former une couche sédimentaire,
• la diagénèse qui transforment les sédiments en roche sédimentaire.

Les deux autres formes de sédimentation ne nécessitent pas d’altération superficielle et pas nécessairement de transport. Au fond du bassin sédimentaire on peut retrouver les trois types de matériau qui se mélangent.

L’altération superficielle peut prendre différentes formes : mécanique (gel/dégel de l’eau, action des racines qui ouvrent des fractures, rabotage dû à la la progression des glaciers), chimique (les feldspaths sont facilement attaqués par l’eau de pluie, surtout si elle est acide), biologique (les lichens se nourrissent de sels minéraux). C’est l’eau qui assure ensuite le transport le plus efficace des particules (ruissellement, lessivage). Puis les particules se déposent au fond d’un bassin (lacustre ou marin) où ils forment des couches dont la nature peut varier avec le temps (stratification).

Le terme diagénèse est un terme générique qui englobe tous les processus mécaniques ou chimiques qui transforment les couches sédimentaires en roches. On peut classer de manière schématique les processus diagénétiques en deux catégories : les processus de cimentation précompaction et les processus de compaction.

Le processus de cimentation précompaction est simple. A l’origine, les particules sédimentaires ne sont pas jointives. De l’eau circule entre elles. Si cette eau est sursaturée en minéraux, ces minéraux précipitent et soudent les grains entre eux. Si par exemple les particules initiales étaient des grains de sable, on obtient du grès.

Le processus de cimentation par compaction est quant à lui mécanique. La pression élevée due au poids des couches sédimentaires supérieures s’exerce aux points de contacts entre les grains et entraine une dissolution locale de la matière (du quartz par exemple). Il y a alors sursaturation en silice du fluide qui remplit les espaces intercalaires. La précipitation des minéraux cimente une nouvelle fois les grains entre eux. Ces deux types de processus peuvent coexister et se compléter ou se succéder (avec, le cas échéant, des phases de redissolution).

Classification

Lorsque l’on a affaire à des sédiments majoritairement terrigènes, on donne aux roches sédimentaires un nom différent en fonction de la taille des grains. S’ils sont plus grands que 2 mm (graviers) on parle de conglomérat. Inférieurs à 2 mm et plus grands que 0,062 mm (sable) il s’agit de grès. En-deçà (boue) on parle de mudstone. Dans le cas de sédiments allochimiques, on prend une nouvelle fois en compte la taille des débris calcaires et on parle de calcirudite, de calcarénite ou de calcilutite. Pour les sédiments orthochimiques, seule la composition compte.

Quelques exemples

Il existe de très nombreux types de grès que l’on caractérise en fonction de leur ciment (la gangue dans laquelle sont pris les grains qui sont, eux, généralement sableux. On parle de grès siliceux lorsque le ciment est majoritairement composé de silice. Les quartzites, le grés de Fontainebleau ou le grès armoricain en sont des exemples. Le Menez-Hom ainsi que les roches de Plougastel sont des grès siliceux. Dans le cas du poudingue, le ciment est calcaire. La chaille est composée de concrétions siliceuses au sein d’une matrice calcaire. Il existe aussi des grès argileux, ferrugineux, phosphatés...

Les calcaires et la dolomie sont des roches détritiques carbonatées. Les calcaires sont majoritairement composés de carbonate de calcium CaCO₃. Lorsque la proportion de carbonate de magnésium est du même ordre de grandeur on parle de dolomie (CaMg(CO₃)₂). Le karst est une structure géologique formée de roches calcaires ou dolomitiques façonnées par l’érosion, en particulier hydraulique (les roches carbonatées sont solubles dans l’eau).

Le gypse est quant à lui formé de sulfate de calcium hydraté CaSO₄.H₂0.