Chapitre 8 — Sédimentation et milieux de sédimentation · Thème 2.A :
Géosciences et dynamique des paysages
Quand tu ramasses un caillou en promenade — un gros galet lisse au bord d’une rivière, un
morceau de grès rouge dans les Vosges, une plaquette d’ardoise en Bretagne — tu
tiens dans ta main un morceau d’histoire de la Terre. La taille, la
forme et la nature des grains de cette roche te disent tout
sur son milieu de dépôt : une plage battue, un fleuve tranquille, un lac profond ? Ce
décryptage, c’est le métier des sédimentologues. Voyons ensemble les trois grandes familles de
roches sédimentaires détritiques.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Définir une roche sédimentaire détritique et l’opposer aux roches non détritiques.
- Classer conglomérats, grès et pélites selon la taille des grains (échelle Wentworth).
- Distinguer un poudingue (galets arrondis) d’une brèche (éléments anguleux).
- Associer chaque type de roche à un milieu de dépôt et une énergie de transport.
- Identifier une roche inconnue en TP à l’aide de tests simples (loupe, HCl, dureté).
🧭 Plan de la leçon
- Qu’est-ce qu’une roche détritique ? Définition et opposition.
- L’échelle granulométrique de Wentworth (simplifiée).
- Les conglomérats : poudingues et brèches (grains > 2 mm).
- Les grès : sables cimentés (0,06 à 2 mm).
- Les pélites : argiles et silts (grains < 0,06 mm).
- Les roches non détritiques : calcaires biogéniques et évaporites (brièvement).
- Argument scientifique : identifier une roche inconnue au TP.
1. Qu’est-ce qu’une roche détritique ?
Une roche sédimentaire est dite détritique (du latin detritus,
« usé, râpé ») lorsqu’elle est formée par l’accumulation puis la cimentation de
débris solides issus de l’altération et de l’érosion d’autres roches. Ces
débris — appelés clastes — sont transportés, triés et déposés avant d’être
transformés en roche par la diagenèse vue en leçon 1.1.
On les oppose aux roches sédimentaires non détritiques, formées par voie
chimique (précipitation d’ions dissous, comme le sel gemme) ou biologique (accumulation de
coquilles, comme le calcaire à Nummulites). Nous y reviendrons brièvement en fin de leçon.
2. L’échelle granulométrique de Wentworth
La classification des roches détritiques repose principalement sur un critère unique et
mesurable : la taille des grains. L’échelle utilisée internationalement est
celle de Wentworth (1922), que nous simplifions ici en trois grandes catégories.
| Famille | Taille des grains | Sédiment meuble | Roche cimentée |
|---|---|---|---|
| Conglomérats | > 2 mm | Graviers, galets, blocs | Poudingue, brèche |
| Grès | 0,06 à 2 mm | Sables (fin à grossier) | Grès |
| Pélites | < 0,06 mm | Silts, argiles, vase | Argilite, schiste, marne |
La taille des grains d’une roche détritique renseigne sur l’énergie du milieu de
dépôt : gros grains = énergie forte, petits grains = énergie faible.
C’est le principe fondamental de la lecture sédimentaire.
3. Les conglomérats : grains > 2 mm
Les conglomérats sont formés d’éléments grossiers (graviers, galets, blocs)
cimentés par une matrice plus fine. On distingue deux grands types selon la forme
des éléments :
- Les poudingues : les éléments sont arrondis, usés par un
transport long et lointain. Exemple typique : les galets roulés d’un
ancien lit de fleuve, comme les poudingues de Palassou dans les Pyrénées. - Les brèches : les éléments sont anguleux, à peine émoussés,
signant un transport court et proche. Exemple : les brèches de pied de
falaise, formées par éboulement local sans roulage.
Milieux de dépôt : cours d’eau torrentiels, cônes de déjection en pied
de montagne, plages battues, moraines glaciaires. Ils traduisent tous une énergie de
transport très élevée.
4. Les grès : grains de 0,06 à 2 mm
Les grès résultent de la cimentation de sables. Les grains, généralement de
quartz (le minéral le plus résistant à l’érosion), sont soudés par un ciment
siliceux, calcaire ou ferrugineux. La couleur du grès dépend surtout de la nature du ciment.
Exemples emblématiques en France :
- Le grès de Fontainebleau : quartz cimenté par de la silice, blanc à
beige, extrêmement dur. Il forme les célèbres blocs escaladés par les grimpeurs de la forêt de
Fontainebleau. - Les grès des Vosges : rougeâtres à cause des oxydes de fer présents
dans le ciment. Ils composent la cathédrale de Strasbourg. - Les grès rouges d’Annot (Alpes-de-Haute-Provence) : paléo-dépôts
marins de la fin de l’Éocène, très étudiés par les géologues.
Milieux de dépôt : plages, dunes, fleuves, deltas. L’énergie du milieu
est moyenne — suffisante pour transporter du sable mais insuffisante pour porter
des galets.
5. Les pélites : grains < 0,06 mm
Les pélites (du grec pelos, « boue ») sont les roches
détritiques les plus fines. Les grains sont si petits qu’ils sont invisibles à l’œil
nu ; il faut un microscope pour les distinguer. On y range :
- Les argilites : pélites constituées majoritairement de minéraux
argileux, friables, souvent grises ou noires. - Les schistes : pélites qui ont subi un début de métamorphisme et se
débitent en fines plaquettes (ardoises d’Angers, de Trélazé). - Les marnes : mélange d’argile et de calcaire, fréquentes dans le
bassin Parisien et le bassin Aquitain.
Milieux de dépôt : lacs profonds, lagunes, plateau continental profond,
plaines d’inondation. L’énergie du milieu est très faible — seule une eau quasi
immobile permet à ces particules de sédimenter.
Le schiste ardoisier d’Angers, exploité depuis le Moyen Âge, provient de
boues argileuses déposées il y a plus de 450 millions d’années au fond d’un
océan disparu. Ces boues ont ensuite été enfouies, compactées, cimentées puis légèrement
métamorphisées, ce qui leur donne aujourd’hui leur clivage caractéristique — parfait pour
couvrir les toits des châteaux de la Loire !
6. Petit détour : les roches sédimentaires non détritiques
Pour bien situer les roches détritiques, il faut savoir qu’elles ne sont pas les seules :
- Les calcaires biogéniques : formés par accumulation de coquilles ou
de tests d’organismes marins. Exemple : le calcaire à Nummulites du bassin
Parisien, constitué de squelettes de foraminifères géants ayant vécu à l’Éocène. Les pierres
des grands monuments parisiens (Louvre, Notre-Dame) sont issues de ce type de dépôts. - Les roches évaporitiques : formées par précipitation chimique lors de
l’évaporation d’eaux salées. Exemples : le sel gemme (halite NaCl, exploité en
Lorraine) et le gypse (CaSO₄·2H₂O, « pierre à plâtre » du bassin Parisien).
Ces roches ne résultent pas de l’accumulation de débris solides mais de processus biologiques
ou chimiques. Elles complètent la palette des roches sédimentaires.
7. Argument scientifique : identifier une roche détritique inconnue
En TP de sédimentologie, on te donne un échantillon sans étiquette. Comment déterminer son
origine et son milieu de dépôt de manière rigoureuse ?
Question de départ : À quel milieu de dépôt et à quelle énergie de
transport appartient la roche détritique que tu observes sous ta loupe ?
Protocole : (a) Observation à la loupe binoculaire ;
(b) mesure de la taille des grains à l’aide d’une règle graduée ou d’un
comparateur granulométrique ; (c) évaluation de la forme des grains
(arrondis = transport long, anguleux = transport court) ; (d) identification
de la nature des grains (quartz translucide, feldspaths mats, débris
organiques) ; (e) test HCl dilué pour détecter la présence de calcaire (effervescence) ;
(f) test de dureté avec une pointe métallique.
Résultats observés : Deux exemples concrets. Cas n° 1 :
grains arrondis de quartz de ~0,5 mm, cimentés par silice, très durs, pas d’effervescence
à HCl → il s’agit d’un grès à ciment siliceux, typique d’une plage ou d’une
dune (grès de Fontainebleau). Cas n° 2 : grains anguleux polygéniques
de 5 mm mêlés à une matrice plus fine, effervescence marquée à HCl → il s’agit d’une
brèche à ciment calcaire, formée en pied de falaise.
Conclusion : La combinaison taille + forme + nature des
grains permet de reconstituer avec précision le milieu et l’énergie du transport à
l’origine de la roche. C’est la base de la lecture sédimentaire : chaque
roche détritique est une archive du paysage qui l’a produite. Cette méthode, utilisée par les
géologues du BRGM et du MNHN, permet de reconstituer les
paléoenvironnements et de cartographier les anciens bassins sédimentaires.
Version courte, réutilisable en devoir surveillé (moins de 100 mots) :
« Les roches sédimentaires détritiques se classent selon la
taille des grains (échelle de Wentworth) : conglomérats
(> 2 mm : poudingues à galets arrondis, brèches anguleuses) déposés en milieu à énergie
forte ; grès (0,06 à 2 mm : Fontainebleau, Vosges) en énergie moyenne
(plages, dunes, fleuves) ; pélites (< 0,06 mm : argilites, schistes,
marnes) en énergie faible (lacs, lagunes, plateau profond). Taille et forme des grains
reconstituent milieu et énergie du transport. »
🧠 À retenir absolument
- Une roche détritique est formée de débris solides cimentés par la
diagenèse. - Classification selon la taille des grains (Wentworth).
- Conglomérats (> 2 mm) : poudingues (arrondis) ou brèches
(anguleux) → énergie forte. - Grès (0,06-2 mm) : sables cimentés (Fontainebleau, Vosges)
→ énergie moyenne. - Pélites (< 0,06 mm) : argilites, schistes, marnes →
énergie faible. - Roches non détritiques : calcaires biogéniques (Nummulites), évaporites (sel,
gypse).
❓ Questions fréquentes
Comment distinguer rapidement un poudingue d’une brèche ?
Regarde la forme des éléments : si les cailloux sont bien
arrondis (comme des galets de rivière), c’est un poudingue. S’ils
sont anguleux avec des arêtes vives, c’est une brèche. L’arrondi
indique un long transport (par un fleuve, la mer) ; l’anguleux, un transport très court
(éboulement en pied de falaise).
Pourquoi les grès de Fontainebleau sont-ils si durs ?
Parce que leur ciment est de la silice pure (SiO₂), le même minéral que
les grains de quartz. La roche entière ne fait plus qu’un seul bloc minéralogique très
cohérent. Cette dureté est appréciée des grimpeurs et pose des problèmes aux carriers :
il faut des outils diamantés pour la débiter.
Une marne, c’est du calcaire ou de l’argile ?
Les deux ! Une marne est une roche mixte composée de 35 à
65 % d’argile et de 35 à 65 % de calcaire. Elle fait donc effervescence à HCl (à
cause du calcaire) mais reste tendre et se délite dans l’eau (à cause de l’argile). Les
marnes sont très fréquentes dans le bassin Parisien et servaient autrefois à amender les
terres agricoles (« marner un champ »).
Pourquoi appelle-t-on « grains » les éléments d’un
conglomérat ?
Par convention géologique, on utilise le terme « grain » ou
« claste » pour désigner toute particule constitutive d’une roche
détritique, quelle que soit sa taille — d’un micromètre à plusieurs mètres. Le mot « grain »
n’implique donc pas forcément une petite taille : un galet de 20 cm est bien un
« grain » dans un poudingue.
Pourquoi le grès rouge des Vosges est-il rouge ?
Sa couleur vient des oxydes de fer (hématite Fe₂O₃) qui imprègnent son
ciment. Ces oxydes se sont formés dans un climat chaud et sec au Trias inférieur
(~250 Ma), quand la région des Vosges se trouvait à une latitude tropicale. La couleur d’une
roche sédimentaire est donc aussi une indication paléoclimatique utilisée
par les géologues du CNRS.
🚀 Pour aller plus loin
Tu veux comprendre comment on utilise ces roches pour reconstituer un paysage du passé ?
- Leçon 1.1 — Sédimentation, compaction, cimentation : la diagenèse
- Leçon 2.1 — Le principe d’actualisme et la reconstitution des paléoenvironnements
Sources scientifiques : Wentworth,
A Scale of Grade and Class Terms for Clastic Sediments (Journal of Geology, 1922) ;
Cojan & Renard, Sédimentologie (3e éd., Dunod, 2013) ; Foucault, Raoult &
Cecca, Dictionnaire de Géologie (8e éd., Dunod) ; cartes géologiques et notices
du BRGM (Fontainebleau, Vosges, Annot) ; collections du
MNHN (galerie de Minéralogie et de Géologie) ; publications
CNRS/Sorbonne Université sur les paléoenvironnements du Trias vosgien.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.