Sédiments et sédimentologie

Dans cette page :

• Introduction
• Les différents types de sédiments
• Le transport des sédiments
• Les méthodes d'étude des sédiments
• Pour en savoir plus

Introduction

Un sédiment est un ensemble de particules de tailles différentes qui ont subi un certain transport. Ces particules proviennent le plus souvent de l’érosion de roches antérieures (ce sont des particules détritiques), mais elles peuvent également être issues d’une activité organique (par exemple : accumulation de coquilles). En général, on parle de sédiment quand le dépôt est récent et encore gorgé d’eau. Les particules sédimentaires sont classées en fonction de leur taille.

La sédimentologie est la science qui étudie les sédiments. L’objectif de la sédimentologie est de décrire les différents milieux de dépôts sédimentaires, dans le but de reconstituer l’environnement du passé (le paléoenvironnement).

Les différents types de sédiments

Les sédiments sont classés par rapport à leur taille (attention les limites de tailles peuvent être variables selon les auteurs ou les ouvrages consultés).

Le transport des sédiments

Comme nous l’avons vu dans l’introduction, la plus grande part des sédiments provient de l’érosion. Ces éléments sont ensuite transportés par différents agents de transport, principalement par l’eau (effet du ruissellement à la surface du sol, écoulement dans les cours d’eau ou en milieu marin) ou par le vent (et de façon moindre par la glace ou sous l’effet de la gravité).

Le transport provoque un changement des caractéristiques du sédiment (forme, taille, composition). On observe ainsi :

• Une évolution du classement (= du tri) des grains, depuis des sédiments mal triés (ou mal classés), caractéristiques d’un transport court, jusqu’aux sédiments bien triés (ou bien classés), caractéristiques d’un transport long
• Un tri minéralogique des grains, en fonction de leur résistance et de leur densité (les éléments les plus denses se déposent les premiers), ce qui peut entraîner la formation de gisements minéraux de type ‘placer’ (ex : gisements d’or)
• Une usure des grains, à cause des chocs intergranulaires : plus le transport est long et plus le grain est arrondi.

Classement des grains dans un sédiment : un mauvais classement correspond à un transport court (avec un sédiment hétérogène, composé d'éléments de taille et de nature variée), tandis qu'un très bon classement au contraire indique un long transport (= un sédiment homogène).

Les méthodes d'étude des sédiments

Elles sont nombreuses, mais la première chose à faire (sur le terrain) est de séparer la fraction fine de la fraction grossière (généralement à l’aide de tamis), et d’évaluer l’importance de l’une par rapport à l’autre.

• La fraction grossière (> 2 mm) :

Elle fait l’objet de diverses analyses afin de déterminer la forme des éléments, leur taille ou bien encore leur aspect. Elle peut être étudiée directement sur le terrain.

Exemples de sédiments appartenant à la fraction grossière et issus de différents milieux : A. Milieu désertique (les éléments du bas se caractérisent par la présence de la 'patine' typique des milieux désertiques, ceux du haut ont une forme très particulière sculptée par corrasion éolienne), B. Milieu fluviatile (éléments assez émoussés et arrondis), C. Milieu marin (éléments de forme arrondie, très émoussés et à la surface lisse), D. Eboulis en montagne (éléments à la forme anguleuse, sans aucun émoussé).

• La fraction fine (< 2 mm) :

Elle est systématiquement étudiée en laboratoire. Diverses analyses vont permettre de déterminer la forme, la taille, l’aspect ou bien encore la composition chimique et minéralogique. Parmi les analyses les plus courantes, on trouve :

La morphoscopie des grains de quartz consiste à étudier la forme de ces grains, à l’aide d’une loupe binoculaire. Les grains de quartz sont très abondants dans la fraction sableuse, car ce minéral est particulièrement résistant. Leur forme évolue avec le transport, et elle est différente selon le milieu d’origine du sédiment.

L’exoscopie des grains de quartz consiste à étudier ces mêmes grains avec un microscope électronique à balayage (MEB), dans le but d’étudier les détails présents à leur surface, et afin de reconstituer le milieu d’origine de ces grains, et même leur histoire géologique. C'est une méthode très précise.

La calcimétrie est utilisée pour déterminer la proportion de carbonates dans le sédiment, cette analyse très simple est réalisée par attaque HCl, le plus souvent à l’aide d’un appareil appelé Calcimètre.

La granulométrie permet de séparer le sédiment en différentes fractions en fonction de leur taille, et concerne la partie sableuse du sédiment. Elle est réalisée à l’aide de tamis (de façon manuelle ou semi-automatique) ou avec divers appareils (par exemple le granulomètre laser, l’un des appareils les plus utilisés actuellement). Le tracé de courbes granulométriques et le calcul de divers indices granulométriques permet d’avoir une idée précise sur le milieu d’origine du sédiment, ou bien encore le type de transport.

Exemple de tamiseuse semi-automatique (ici utilisée en pédologie). Normalement le nombre de tamis utilisé en sédimentologie est plus grand (une dizaine au minimum). Ils sont classés par ordre de taille (mailles les plus grossières en haut) et on ne s'intéresse qu'aux sédiments de taille < 2 mm.

La diffractométrie aux rayons X  (DRX) s’intéresse à la fraction argileuse du sédiment, dans le but de déterminer sa nature minéralogique.

L’étude des minéraux lourds est réalisée à l’aide d’une liqueur dense (le bromoforme), qui permet la séparation du sédiment en deux fractions, la fraction légère, qui comprend la majorité des minéraux essentiels des roches (densité < 2,8) et une fraction lourde (densité > 2,8) contenant certains minéraux (ex : tourmaline, zircon, rutile …). Cette analyse permet notamment de reconstituer l’origine du sédiment, ou bien encore de déterminer le sens et la direction des paléocourants.

Pour en savoir plus :

• LARQUE Ph., 2002 : Diffractométrie – Minéralogie de la fraction argileuse, in Géologie de la Préhistoire, édition Géopré, p.601 – 613.
• LE RIBAULT, L., 1975 : L’exoscopie, méthodes et applications, Notes et mémoires n° 12, Compagnie française des pétroles, Paris. 231 p., 456 photos.
• MISKOVSKY J.-Cl. et DEBARD E., 2002 : Granulométrie des sédiments et étude de leur fraction grossière, in Géologie de la Préhistoire, édition Géopré, p.479 – 501.
• TOURENQ J., 2002 : Minéraux lourds, in Géologie de la Préhistoire, édition Géopré, p.555 - 570.
• Sur l’exoscopie : Site internet de Loïc Le Ribault :  http://www.loic-le-ribault.ch/

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(page créée en juillet 2021)