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11 novembre 2012 7 11 /11 /novembre /2012 22:43

LES ROCHES CARBONATEES


 

Les roches carbonatées sont des roches sédimentaires constituées en proportion variable d’au moins CaCO3 et / ou CaMg(CO3)2 (= Dolomite) + d’autres minéraux

Ce sont des roches qui font effervescence à l’acide pour donner de l’eau, du chlorure de calcium et du gaz carbonique

Ce ne sont pas les roches les plus nombreuses car elles ne représentent que 20% des roches sédimentaires, mais ce sont des roches qui sont importantes à 2 niveaux :

  •  

  • géologique : car fossilififères et permettant ainsi la datation des terrains
  •  

     

  • économique : ce sont des roches utilisées dans la construction, le remblai des infrastructures routières, la fabrication du ciment, de la chaux ; et ce sont des roches qui sont des réservoirs à hydrocarbures


1. La solubilité des carbonates

 

L’eau de mer est sursaturée en calcite (CaCO3) dissout mais ce CaCO3 ne précipite pas systématiquement

La précipitation se fait à sursaturation, mais au niveau de l’eau de mer, ce phénomène ne se produit pas systématiquement en raison de plusieurs facteurs qui interviennent :

  •  

  • La Température : une augmentation de la température entraîne une précipitation des carbonates ; donc les eaux froides sont fortement chargées en CaCO3 dissout (aussi bien au niveau latitudinale (Arctique, Antarctique) que des profondeurs (même à l’Equateur où les eaux profondes sont froides)
  •  

     

  • La Salinité de l’eau : la salinité de l’eau de mer est de 30 à 40 g/ litre ; Une augmentation de la salinité va favoriser une précipitation du CaCO3 ; Par exemple, une eau à 10°C mais dont la salinité va augmenter, va provoquer une précipitation du CaCO3
  •  

     

  • Le pH de l’eau : La neutralité du pH est à 7 ; Une augmentation du pH (Basicité) va favoriser une précipitation, alors qu’une baisse du pH va provoquer la dissolution
  •  

     

  • La Pression partielle de l’eau : Il s’agit de la pression partielle en CO2 dissous : pCO2 ; Une baisse de la pression partielle en CO2 va favoriser la précipitation des carbonates car elle entraîne une augmentation du pH (Basicité)
  •  

     

  • L’agitation de l’eau : Elle va favoriser la précipitation car nous observons plus de dépôts carbonatés près des côtes par rapport au large
  •  

     

  • L’Abondance en organismes : Certains organismes absorbent les carbonates pour les intégrer dans leur squelette et ne favorisent donc pas le dépôt ; Par contre, si les organismes sont nombreux, leur dépôt sur le fond va entraîner la formation de dépôts carbonatés. L’activité des organismes peut également favoriser la précipitation des carbonates par les produits qu’ils rejetent

 



2. La classification descriptive des roches carbonatées

2.1 Les Calcaires
Les Calcaires peuvent être des roches d’origine organique (biochimique), à caractère chimique ou à caractère détritique

 

2.1.1 L’origine organique des calcaires
L’origine est l’intervention des organismes à fixer les carbonates dans leurs tissus et leur squelette ; Ce ne sont pas les plus gros organismes qui fixent le plus de carbonates, mais les plus petits : exemple : les Foraminifères, les Ostracodes, …

2.1.1.1 Les calcaires bioclastiques d’accumulation
liés à l’accumulation de débris organiques vivants
# La Craie : Accumulation à 80% de coccolithes observables au microscope électronique à transmission ; La craie est typique d’une mer peu profonde à climat chaud épicontinental ; Caractéristiques : rayée à l’ongle, blanche, poreuse, friable
# Les calcaires coquilliers : Accumulation de coquilles diverses que nous pouvons observer ;
2 types :
Lumachelle : Accumulation de coquilles entières de même nature : exemple : Brachiopodes
Falun : Accumulation de coquilles pas toutes entières, diversifiées ; Plus friable que la lumachelle
# Tous les calcaires fossilifères :
à Nummulites
à Milioles
à Cérithes
à Entroques (à Encrines ; Fragments de tiges de Crinoïdes)

2.1.1.2 Les Calcaires construits
Ce sont des calcaires qui résultent de l’activité macro et microscopique des organismes, donc du aux organismes que l’on y trouve
# Les Calcaires récifaux : construits par des polypiers coloniaux ou solitaires : Tétracoralliaires (solitaires ou coloniaux), Tabulés (coloniaux), Hexacoralliaires (coloniaux)
# Il peut y avoir d’autres récifs construits par des stromatopores (organismes rattachés aux éponges et qui n’existent plus aujourd’hui)
# Il peut y avoir également des récifs construits par des Lamellibranches : les Rudistes
# Les calcaires construits à Bryozoaires
# Les calcaires construits à Algues (dont Stromatolithes ; du à la photosynthèse de l’algue)

2.1.1.3 Les Calcaires à matières organiques
# Calcaires sapropéliens
# Calcaires bitumineux (exploitation pour bitume et pétrole lourd)
# Calcaires ampéliteux (à matière organique de type charbonneuse)

 

2.1.2 Le caractère chimique des calcaires

2.1.2.1 Les calcaires oolithiques
Les calcaires oolithiques sont formés d’oolithes qui sont de toutes petites billes de calcaire chimique (taille de l’ordre du ½ au 1 mm) qui s’est déposé autour d’un noyau ; Le noyau peut être :

  •  

  • minéral
  •  

     

  • un fragment de fossile
  •  

     

  • un morceau de roche
  •  

     

  • un petit fossile, microfossile

La formation de ce type de calcaire se fait en milieu marin, peu profond, agité, chaud, en suspension dans l’eau avec précipitation des carbonates autour d’un noyau ; cette petite bille tombe sur le fond lorsque son poids est suffisamment important


2.1.2.2 Les Travertins, les Tufs
Ce sont des roches qui se forment par précipitation directe des carbonates dans l’eau et se forment aux émergence des sources calcaires, lorsque la pression partielle en CO2 dissous baisse afin de permettre la précipitation des carbonates.
Ce sont des roches globalement jaunâtres, vacuolaires (trouées), contenant énormément d’empreinte de végétaux

2.1.2.3 Les Stalactites, les Stalagmites
Ce sont des concrétions calcaires qui se forment à basse température dans les grottes

Stalactites : les cristaux de calcite ont une disposition rayonnante par rapport à un canal central


2.1.3 Le caractère détritique des calcaires
La classification se fait par rapport à la granulométrie
# Rudite : Calcirudites
# Arénite : Calcarénites
# Lutite : Calcilutites

2.1.3.1 Calcirudites
Calcaires bréchiques dont la roche fait effervescence

2.1.3.2 Calcarénites
Calcaires graveleux composés de débris de roches ou organismes, usés, roulés et réunis par un ciment calcaire
Il existe un cas particulier lorsque les débris sont bien calibrés et sphériques : il s’agit d’un calcaire pseudo-oolithique

2.1.3.3 Calcilutites
Calcaires lithographiques : roche à grains très fins argileux et calcaires, qui se débitent en dalles, relativement compact ; Roche typique d’un milei calme marin ou lacustre ; On y trouve les plus beaux fossiles comme par exemple l’Archeoptéryx

 

 

3. Les Dolomies

Ce sont des roches qui renferment au minimum 50% de dolomie : CaMg(CO3)2
Roches qui sont plus dures que les calcaires

Roches ayant un retard à l’effervescence
Roches mal cimentées, jaunâtres, brunâtres, vacuolaires (trouées)
Sur le terrain, ce sont des roches pulvérulentes, c’est à dire qu’elles fument aux chocs et dégagent de l’H2S

3.1 Origine primaire des Dolomies
Il s’agit de la formation par précipitation directe, associée à des évaporites (roches provenant de l’évaporation de l’eau de mer, par exemple lors de l’évaporation d’une lagune)
Roches possédant des grains très fins, litées (à strates), plus ou moins argileuses
Elles se forment dans des lagunes peu profondes donc à salinité anormale ; à faible répartition géographique car processus peu fréquent (petits gisements)

3.2 Les Dolomies secondaires
Ce sont des calcaires transformés : anciens calcaires dolomitisés au contact de solution magnésienne, provoquant petit à petit le remplacement du Ca par Mg : il a ce que l’on appelle métasomatose
Ce processus ne peut avoir lieu que grâce à des solutions magnésiennes dont la concentration est 10 fois supérieures à celle dans l’eau de mer
Les dolomies secondaires ont les mêmes caractéristiques que les dolomies primaires, avec en plus une quantité plus importante de fossiles abîmés (fossilifères)
Il peut également exister des phénomènes rares de dé-dolomitisation

3.3 Les Cargneules
Il s’agit d’une brèche à éléments calcaires réunis par un ciment dolomitique
La vraie cargneule est une roche vacuolaire due à l’érosion donc le carbonate part et seul reste le ciment dolomitique troué




4. Les Roches carbonatées mixtes

4.1 La Marne
Roche formée à 50% de calcite et 50% d’argile
Roche relativement meuble, effervescente à l’acide, et souvent très fossilifère
Si la calcite domine, il s’agit alors de calcaire argileux ou marneux
Si l’argile domine, il s’agit alors d’argile ou marne calcaire

4.2 Le Calcaire gréseux
Il s’agit d’une roche composée de calcite et de silice, donc raye le verre en raison de la présence de silice



5. La classification structurale des roches carbonatées

5.1 La classification structurale selon Folk (1959)
Il existe 2 critères de classification possédant eux mêmes leurs catégories :

# Allochème : ce sont les éléments figurés

  •  

  • Intraclastes : Fragments carbonatés, détritiques, du à une érosion mécanique des sédiments
  •  

     

  • Oolithes
  •  

     

  • Bioclastes : Débris de fossiles dans les roches quelque ils soient)
  •  

     

  • Pellets : Particules ou agrégats ovoïdes allant de 40 à 200 µm, surtout caractérisés par une teneur en matière organique importante
  •  

# Phase de liaison

  •  

  • La sparite : d’origine chimique, elle cristallise en grands cristaux de calcite dont la taille est supérieure à 10 µm ; On peut l’appeler ciment, prenant naissance par précipitation chimique après le dépôt des éléments figurés ; Formation en milieu peu profond et de haute énergie (milieu agité)
  •  

     

  • Micrite : Il s’agit d’une calcite d’origine détritique en tout petit cristaux de taille 1 à 4 µm ; On peut l’appeler matrice, se déposant en même temps que les éléments figurés ; Formation en milieu calme et plus profond ; Cette matrice micritique peut exister seule sans éléments figurés
  •  

 

 

Eléments figurés

 

 

 

Roches

Allochèmes + Orthochèmes

 

 

 

Roches Orthochèmes

 

Très peu d’allochèmes et d’orthochèmes ; Beaucoup de constructeurs

 

 

 

 

 

+

 

D

O

L

O

M

I

E

S

 

 

Sparite

 

Micrite

 

Micrite

 

 

Intraclastes

 

Intrasparite

 

Intramicrite

 

 

M

I

C

R

I

T

E

 

B

I

O

L

I

T

H

I

T

E

 

Oolithes

 

Oosparite

 

Oomicrite

 

Bioclastes

 

Biosparite

 

Biomicrite

 

Pellets

 

Pelsparite

 

Pelmicrite

 

 

Sparite à mono éléments caractérisés

 

Micrite à mono éléments caractérisés

 

 

La classification structurale selon Folk (1959)

 

Il peut également exister par exemple des Intra Bio Sparite, des Intra Bio Sparite à Oolithes, etc …


5.2 La classification structurale selon Dunham (1962)
Dunham regarde si la roche contient de la boue ou pas (si elle a de la micrite ou pas selon Folk)
Il appelle les éléments figurés des grains
Et il regarde si les grains sont réunis par de la boue ou pas

Reconnaissable

 

Non reconnaissable

 

Beaucoup de boue

 

Peu ou pas de boue

 

DOLOMIE

Et ensemble des calcaires cristallins (recristallisés)

 

Peu de grains

 

Beaucoup de grains

 

Grains

 

Organismes

constructeurs

 

Grains < 10 %

 

Grains > 10 %

 

Pack stone

 

Grain stone

 

Bound stone

 

Mudstone

 

Wackestone

 

Milieu de basse énergie (peu agité) et plus profond que la zone de haute énergie

 

 

 

Milieu de haute énergie (agité)

 

 

La classification structurale selon Dunham (1962)

 

Les Grainstone sont une roche à éléments figurés plus ou moins jointifs et qui peuvent être réunis par un ciment de sparite


5.3 Exemple de la Marne
Elle ne contient pas d’éléments détritiques
Elle contient 50% d’argile et 50% de calcite
Elle est très fossilifère
Donc selon la classification de Folk : il s’agit de Intra Bio Micrite
Et selon la classification de Dunham : il s’agit à peu près d’un Mudstone : c’est à dire un Marlstone

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Published by Helicoprion67 - dans Géologie
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