Roche sédimentaire

  La roche sédimentaire, l'un des trois principaux types de roches formant l'écorce terrestre (avec la ROCHE IGNÉE et la ROCHE MÉTAMORPHIQUE), est constituée de sédiments meubles qui se sont transformés(consolidés)au cours de l'ÉVOLUTION GÉOLOGIQUE.

 La roche sédimentaire ne forme que 5 p. 100 environ de l'écorce terrestre, mais elle couvre de 70 à 75 p. 100 de la surface exposée. On y trouve bon nombre de MINÉRAUX qui ont une valeur économique, ainsi que du CHARBON et du PÉTROLE. Telles qu'elles apparaissent en surface, les roches les plus importantes par unité de volume sont le shale, 50 p. 100, le grès, 30 p. 100 et le CALCAIRE, 20 p. 100. On estime comme suit les proportions de roche sédimentaires en surface et sous la surface de la terre : 79 p. 100 de shale, 13 p. 100 de grès et 8 p. 100 de calcaire. Les roches sédimentaires, selon leur composition minérale et chimique et selon l'origine du sédiment, se divisent en quatre groupes.

Roches terrigènes

Les roches terrigènes résultent de l'érosion d'anciennes roches, de débris transportés au lieu de dépôt, et de la consolidation lente qui s'est produite au cours de l'évolution géologique. L'ÉROSION produit des éléments de tailles variées. Les roches terrigènes se classent selon la taille de leur grain. Les shales se composent en grande partie d'argiles dont le grain est de diamètre inférieur à 0,004 mm. Les argiles en forme de plaquettes donnent des shales qui se brisent facilement en feuilles minces. Les shales abondent dans les affleurements rocheux du crétacé de l'Alberta, le long des CONTREFORTS des Rocheuses, en particulier dans les formations Blackstone et Wapiabi. Les siltstones contiennent surtout des grains de quartz et d'argile, et leurs éléments mesurent de 0,004 à 0,062 mm. Les grès (aux particules de 0,004 à 2 mm) sont surtout constitués de quartz et de FELDSPATH, provenant de plus anciennes roches ignées et métamorphiques (ou de grès pré-existants).

On distingue trois types de grès : le grès quartzeux (dont 90 p. 100 est de la taille du sable, composée de quartz et de chert), le grès arkosique (plus de 25 p. 100 de grains de feldspath), et la grauwacke (forte proportion de gangue argileuse et souvent plus de fragments de roches que dans le grès quartzeux et le grès arkosique). Le réservoir du plus grand champ de pétrole du Canada, à Pembina, en Alberta, est justement formé de grès. Les conglomérats sont formés de particules de dimension supérieure à 2 mm, depuis des petits galets jusqu'à des blocs d'un diamètre de plusieurs mètres. Ces galets et blocs sont cimentés entre eux par du sable, du silt et de la boue. La fraction grossière se compose de façon variable, de galets de roches plus anciennes telles le granit, le calcaire, le grès et le basalte. Les gisements d'URANIUM de la région d'Elliot Lake, en Ontario, sont contenus dans des couches conglomératiques.

Les particules, qui se déposent sous forme de sédiment meuble, se consolident parfois. Les eaux de percolation entraînent des composés de calcaire et de silice en solution qui se déposent dans les interstices et cimentent les particules individuelles. Les particules peuvent être également unies entre elles par des matériaux provenants d'éléments plus gros et déposés en même temps ou par des matériaux qui se forment dans les interstices au cours de l'enfouissement des sédiments.

Roche carbonatée

La roche carbonatée se compose en grande partie d'éléments solides provenant d'organismes marins qui vivaient à proximité de la zone de dépôt. Ses principaux minéraux sont la calcite, l'aragonite et la dolomite. L'aragonite précipite très facilement dans l'eau chaude; ainsi, dans les mers tropicales peu profondes, la production de carbonate est à son plus fort. Habituellement, les particules s'accumulent là où elles se forment. Parfois, elles sont charriées par les courants vers le littoral ou en eau plus profonde. La roche carbonatée est composée de trois principaux types de matériaux : des gros grains individuels, de la boue de calcite microcristalline (ou micrite) et de la sparite (ciment de cristaux de calcite). Les grains individuels se composent parfois d'ALGUES et de morceaux de squelettes ou de squelettes entiers d'animaux INVERTÉBRÉS.

D'autres grains, appelés pellets, d'origine fécale, sont de petites masses ovoïdes formées de boue carbonatée excrétée par des organismes qui ingèrent de la vase en se nourrissant. Les oolites sont de petites concrétions sphériques formées de couches concentriques précipitant autour d'un noyau, le plus souvent un fragment de squelette. Le noyau, roulé dans le fond de l'océan dans des eaux agitées, s'enrobe de couches de précipités minéraux. Les fragments de squelettes, les pellets et les oolites se lient parfois et forment des agrégats appelés calcaires à pellets agglomérés. Les ALGUES BLEU-VERT s'attachent à la surface des grains, les enrobant d'une couche collante qui piège le fin sédiment carbonaté. Les fins sédiments de la micrite proviennent surtout des algues calcaires qui contiennent de minuscules aiguilles d'aragonite; celles-ci, relâchées lorsque l'algue meurt, s'accumulent sous forme de vase carbonatée. La sparite est un ciment de précipité inorganique qui remplit les pores entre les éléments déjà accumulés. Elle provient de matériaux squelettiques ou micritiques transportés en solution dans les sédiments et reprécipités sous la forme d'un ciment calcaire.

Les roches carbonatées se nomment différemment selon leur composition, leur granulométrie et la nature du ciment (micrite ou sparite). Ainsi, la pelmicrite se compose de pellets avec matrice de micrite, et l'oosparite, d'oolites avec ciment de calcite spathique. Durant la période d'enfouissement et de consolidation, les roches carbonatées subissent des changements minéralogiques (diagenèse). L'aragonite, par exemple, se transforme souvent en calcite. Les grains de calcite se cimentent du fait de la dissolution de certains grains et de la reprécipitation du carbonate en ciment et forment alors des roches calcaires. Les paysages du PARC NATIONAL BANFF, comme les falaises de calcaire des formations Palliser et Rundle, en sont de magnifiques exemples. La conversion de la calcite en dolomite est une autre importante modification qui s'effectue à mesure que les eaux de porosité enrichies de magnésium s'infiltrent au travers des sédiments. La dolomitisation se produit parfois molécule par molécule, ce qui conserve la texture granulométrique originale. Par contre, la calcite peut se dissoudre et la dolomite précipiter quelque temps après, détruisant ainsi la texture originale. La dure coiffe de l'ESCARPEMENT DU NIAGARA est constituée de dolomies avec nodules de chert.

En plus des roches de particules décrites précédemment, il existe de gigantesques formations récifales de calcaires et de dolomies formées par des organismes tels les CORAUX. La zone située immédiatement devant le récif se compose le plus souvent d'une pente d'éboulis à particules grossières constitué de blocs détachés du récif. L'espace poral dans le récif ou dans la pente d'éboulis peut demeurer ouvert ou se remplir de particules plus fines, de micrite ou de sparite. Les roches réservoirs des champs de pétrole de Leduc et REDWATER, en Alberta, offrent un exemple notable de ce genre de formation.

Roches chimiques

Les roches chimiques contiennent un matériau formé par précipitation de substances chimiques (évaporation, précipitation). Les évaporites, plus importantes roches chimiques par rapport au volume, se forment dans les régions chaudes et arides et résultent de l'intense évaporation de l'eau de mer. Les plus importants minéraux, le GYPSE (qui se transforme en anhydrite lorsqu'il est enfoui) et l'halite (sel gemme), forment des séquences de roches superposées, communément associées aux calcaires et aux dolomies. Les évaporites du Sud de la Saskatchewan constituent la base de l'industrie minière de la POTASSE.

Certaines roches stratifiées sont constituées de SILICE microcristalline ou cryptocristalline, appelée chert. Plusieurs cherts, comme ceux qui s'accumulent dans les profondeurs du plancher océaniques, se composent des parties dures d'organismes microscopiques qui secrètent de la silice (radiolaires et diatomées). Certains cherts très anciens précèdent les plus anciens organismes siliceux et sont probablement le résultat de précipités chimiques. Un exemple de ce chert se trouve dans la formation de Gunflint, au lac Supérieur.

Le charbon, qui résulte de l'accumulation de résidus végétaux et de leur transformation en TOURBE, puis ensuite en charbon, peut être considéré comme une roche chimique. On note une augmentation graduelle de la teneur en carbone et de la valeur calorifique dans la série tourbe, lignite, lignite noir, charbon bitumineux et enfin anthracite. L'anthracite est plus foncé, contient la plus forte proportion de carbone et les plus petites quantités d'humidité, de matières volatiles et d'oxygène. Le charbon a une importante valeur économique en Colombie-Britannique, en Alberta et dans les Maritimes.

Roches pyroclastiques

Les roches pyroclastiques, issues d'éruptions volcaniques, prennent la forme de bombes et de blocs (de dimension supérieure à 64 mm, de lapillis (roches, 2-64 mm) et de cendre (moins de 2 mm). La plus grande partie des débris est transportée par l'air plutôt que par l'eau. Les roches pyroclastiques se nomment agglomérés ou brèches volcaniques (bombes et blocs), lapilli tufacé ou tuf (composé surtout de cendre). Les tufs soudés proviennent d'une nuée ardente en avalanche et contiennent des fragments qui étaient encore chauds au moment de leur déposition; la matière déposée, appelée ignimbrite, peut recouvrir plusieurs centaines de kilomètres carrés.

Les projections volcaniques, selon leur composition, se classent en fragments rocheux, cristallins ou vitreux, le verre provenant de petites mottes de magma (roche fondue) qui se sont refroidies trop vite pour se transformer en minéraux spécifiques. Les séquences de roches pyroclastiques peuvent atteindre une épaisseur de plusieurs milliers de mètres. On en trouve plusieurs exemples dans le plateau intérieur de la Colombie-Britannique et dans l'île de Vancouver. On évalue à plus de 320 km3 la quantité de matière pyroclastique produite par des VOLCANS au cours des 400 dernières années seulement.