Classification des roches sédimentaires

Dans cette page :

• Pourquoi une classification et pour quoi faire ?
• Quels éléments composent les roches sédimentaires ?
• Les classifications chimiques et minéralogiques
• La classification des roches détritiques
• La classification des roches carbonatées
• Références
• Pour plus d'informations

Pourquoi une classification et pour quoi faire ?

Il existe non pas une mais plutôt de nombreuses classifications des roches sédimentaires, basées sur différents critères et notamment l’origine des éléments, leur taille, leur organisation ou encore leur nature chimique. Toutes ces classifications sont par nature imparfaites, et il existe toujours des roches de nature intermédiaire. Il est important cependant d’utiliser un référentiel commun pour dénommer les roches, seule méthode qui permet de comparer et de valider des études au niveau international (il faut bien s’assurer que l’on parle de la même roche !!).

Parmi les classifications les plus utilisées, vous trouverez ci-dessous les classifications dimensionnelles de Grabau et de Wentworth pour les roches détritiques, et les classifications texturales de Folk, Dunham, Embry et Klovan pour les roches carbonatées. Un paragraphe est également consacré aux classifications chimiques et minéralogiques. Pour plus de détails, retrouvez ma vidéo sur Youtube (classifications des roches sédimentaires).

Quels éléments composent les roches sédimentaires ?

Parmi les éléments composant les roches sédimentaires, on retrouve en premier lieu des éléments détritiques, les clastes, qui sont de nature majoritairement siliceuse (minéraux, fragments de roches), et qui proviennent de l’altération des roches en domaine continental. On retrouve aussi des éléments de nature organique, ou biogénique, ou encore des éléments de nature chimique (formés suite à une précipitation en milieu sursaturé) :

Les classifications chimiques et minéralogiques

Elles nécessitent des analyses en laboratoire. Dans la pratique, il est souvent difficile de distinguer les différentes roches, et seuls les termes extrêmes peuvent être identifiés sans trop de difficulté (par exemple : le calcaire / la dolomie, le calcaire / l’argilite…).

On peut notamment classer les roches carbonatées en fonction de leur teneur en minéraux carbonatés (figure A) ou en minéraux argileux (figure B). La figure C est un diagramme ternaire montrant la dénomination de roches mixtes, composées d’un mélange de calcaire, d’argile et de silice (figure reprise d'après Vatan, 1967).

Les classifications chimiques et minéralogiques : A. En fonction du rapport dolomite/calcite, B. En fonction du rapport argile/calcite, C. Diagramme ternaire montrant les différents types de roches en fonction de la proportion d'argile, de silice et de calcaire.

La classification des roches détritiques

Les roches détritiques sont les plus abondantes des roches sédimentaires (environ 85 % des roches) et elles sont composées d’éléments issus de l’altération des roches en domaine continental, ces éléments étant de nature majoritairement siliceuse. Pour classer ces roches, on va étudier la taille de leurs éléments et on utilise donc une classification dimensionnelle (Grabau (1904), Udden (1914), Wentworth (1922)) :

Classification de Wentworth.

Classification de Grabau.

La classification des roches carbonatées

Par définition, les roches carbonatées sont des roches sédimentaires contenant au moins 50 % de carbonates. Les trois principaux minéraux carbonatés sont la calcite et l’aragonite, de même formule chimique (CaCO₃), et la dolomite. Les principales classifications utilisées pour ce type de roches sont texturales, c’est-à-dire qu’on va étudier l’organisation des éléments à l’intérieur de la roche (abondance, disposition des grains, type de phase de liaison). Presque tous les systèmes de classification des calcaires utilisés aujourd'hui ont été développés au cours des années 1950 et 1960 en réponse aux besoins des compagnies pétrolières. Les deux principales classifications utilisées sont celle de Folk (1959) et celle de Dunham (1962), cette dernière ayant été complétée par Embry et Klovan (1971). Ces deux classifications, basées sur l’observation microscopique, sont souvent utilisées conjointement, mais celle de Dunham est la plus utilisée actuellement.

Dans la classification de Folk, on distingue quatre types d’éléments (les allochems) et deux types de phase de liaison (l’orthochem). Le nom de la roche est construit en associant un préfixe (allochem dominant) à un radical (orthochem) :

Classification de Folk des roches carbonatées.

Les types d'éléments présents dans les roches carbonatées.

Les quatre types d'éléments présents dans les roches carbonatées sont :

• les ooïdes (ou oolithes) sont des éléments d'origine chimique, de forme arrondie et avec une structure interne concentrique. Leur taille est inférieure à 2 mm.
• les bioclastes sont des éléments d'origine organique. Ce sont des fossiles ou des fragments de fossiles.
• les intraclastes sont des fragments de roches.
• les péloïdes, pellets ou pelotes fécales sont des éléments d'origine organique, riches en matière organique (d'où la couleur sombre) et sans organisation interne. Ils mesurent généralement entre 0,1 et 0,5 mm.

Dans la classification de Dunham, on étudie le type de phase de liaison (matrice ou ciment), l'abondance des éléments et leur disposition (éléments jointifs ou dispersés). Les noms donnés aux roches sont des mots anglais :

Classification de Dunham pour les roches carbonatées.

La classification d'Embry et Klovan complète la classification de Dunham pour les calcaires construits. Les boundstones sont ainsi divisés en trois catégories en fonction du type d'organisme constructeur présent (bafflestone, bindstone, framestone), auxquelles s'ajoutent deux autres catégories pour les roches à éléments allochtones (floatstone, rudstone) :

Classification d'Embry et Klovan pour les calcaires construits.

Références :

• Dunham R.J., 1962 – Classification of carbonate rocks according to depositional texture. In : Classification of Carbonate Rocks (Ed. Ham, W.E.), Memoir 1, American Association of Petroleum Geologists, Tulsa, p. 108 – 121.
• Embry A.F. & Klovan J.E., 1971 – A late Devonian reef tract on north-eastern Bank Island, Bulletin of Canadian Petroleum Geology, 19, p. 730 – 781.
• Folk R.L., 1959 - Practical petrographical classification of limestones. American Association of Petroleum Geologists, Bull. 43/1, p.1-38.
• Grabau A.W., 1904 - On the classification of sedimentary rocks, American Geologist, 33, p. 228-247.
• Udden J.A., 1914 – Mechanical composition of clastic sediments. Geological Society of America Bulletin, 25, p. 655 – 744.
• Vatan A., 1967 - Manuel de Sédimentologie. Editions Technip, 397 p.
• Wentworth C.K., 1922 – A scale of grade and class terms for clastic sediments. Journal of Geology, 30, p. 377 – 394.

Pour plus d'informations :

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(page initiallement publiée en juin 2020)