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Voyage géologique
des élèves de S
en Normandie,
septembre 2006

Les roches sédimentaires

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par Audrey ATALAPHE, Marie BRETON, Maïlys BRODIN, Julie DAVIOT, Caroline SEGERS et Laura VEDELE

A May-sur-Orne, le premier matin, nous avons exploré un amas de calcaire déplacé pour des travaux en cours, car le lieu d'origine de ces calcaires était inaccessible (carrières de Roche-Blain interdite et de Feuguerolles en cours d’aménagement). Ces calcaires et marno-calcaires datant du Toarcien (environ -180MA) sont très riches en mollusques (Lamellibranches, Bélemnites, Ammonites) et parfois quelques Crinoides. Au bout d'une demie heure, nous avions chacun notre fossile : coque, moule, escargot marin et même un chanceux a trouvé un bout d'ammonite.
Ensuite, nous avons surtout étudié des roches métamorphiques qui étaient des roches sédimentaires transformées par augmentation de pression et de température lors de la formation du Massif Armoricain. Ces roches étaient anciennement de l'argile, du calcaire et du grès.

A Villers-sur mer, le troisième jour, nous avons découvert les Vaches Noires, falaises constituées des roches sédimentaires citées sur cette coupe, dont certains niveaux sont riches en fossiles.

Les strates qui se sont déposées avant puis après la lacune, sont bouleversées par la nappe phréatique actuelle ou par la vie récifale il y a 145 MA pour Coral Rag.

L'argile
C'est une roche à grain très fin (moins de 2mm) qui contient au moins 50% de silicate d'alumine, auxquels s'ajoutent d'autres minéraux (poussières de quartz, feldspath, calcite). Cette roche friable ne raye pas le verre et ne fait pas effervescence en présence d'acide chlorhydrique. L'argile résulte de la décomposition de roches riches en feldspath. Souvent transportée au loin par les cours d'eau, cette poussière peut être colorée au passage par des oxydes de fer en gris, vert, rouge ou jaune provenant de la décomposition de micas.
L'argile est utilisée par l'homme sous forme de terre glaise utilisée en poterie (terre cuite, faïence, porcelaine) ou en industrie car elle absorbe l'eau avec avidité et forme une pâte imperméable, durcie par cuisson.

Le calcaire
Le calcaire est une roche sédimentaire renfermant au moins 50% de carbonate de calcium CaSO3. Sa couleur varie du blanc au jaune, il est disposé en strates. Il s'est formé au contact des ions carbonate CO3- et des ions calcium Ca2+ dans l'eau de mer. Cette poudre de carbonate de calcium s'est solidifié après compression, au fur et à mesure de l'enfouissement sous les strates suivantes.
Ce calcaire d'origine organique, comme le calcaire coquillier, est très riche en coquilles de mollusques gastéropodes et bivalves. Le calcaire d'origine chimique précipite selon le degré de saturation de l'eau en ions : c'est par exemple le cas du calcaire oolithique formé de sphérules (ressemblant à des œufs de poisson) de moins de 2mm à structure interne en couches calciques concentriques autour d'un noyau de quartz, formé en eaux chaudes agitées.

La craie
C'est un calcaire d'origine organique, une boue friable poreuse et avide d'eau, formée de microscopiques tests de foraminifères. Elle aussi s'est cimentée par compression, au fur et à mesure de l'enfouissement sous les strates suivantes.
L'homme l'utilise en la calcinant à 800° pour donner de la chaux vive.
La craie glauconieuse est de couleur verdâtre car elle renferme du silicate de fer ou glauconie.

Le grès
Cette roche détritique consolidée est constituée de grains apportés par le vent ou l'eau, grains de quartz, parfois avec du feldspath, liés par un ciment siliceux ou calcaire. Le ciment s'étant glissé dans les interstices, la roche consolidée a pu garder l'empreinte des rides de sable (ripple-marks) sur le dessus d'une strate et montre parfois un granoclassement si le dépôt s'est fait par éboulement, comme en témoigne encore les affleurements de schiste à May-sur-Orne.
Variétés : grès pur à ciment siliceux, grès ferrugineux à ciment siliceux, grès quartzeux, grès à ciment calcique ; arkose à grains anguleux, grauwacke à grains très anguleux.

Le sable
Cette roche meuble est constituée de grains de quartz, d'une dimension de 0,1 à 2mm. Le sable provient de la destruction de roches riches en quartz (granites, gneiss), il est d'autant plus pur en silice qu'il est clair. Au dessus de 2mm, ce n'est plus du sable mais du gravier puis au dessus de 2cm des galets.

Ici, les rides de sable visibles peuvent être conservées quand le sable se cimente en grès !

Variétés : sable micacé, feldspathique, glauconieux (de couleur verte à cause de la présence de silicate de fer ou glauconie), ferrugineux (de couleur jaune à brun à cause de la présence d'oxyde de fer), calcaire.
L'homme l'utilise fondu et mélangé à des carbonates de sodium et de calcium, pour faire du verre, qui peut être coloré par des oxydes métalliques, l'ajout de plomb conduit au cristal.

Le silex
Il se présente sous forme de gros morceaux arrondis, dits rognons, très durs, d'origine chimique, formé par des agrégats de calcédoine à partir de spicules d'éponges ou de tests de protozoaires.

Le silex a été utilisé comme outil préhistorique puis comme "pierre à fusil".


Les fossiles

Au cours des millions d'années où les sédiments se sont peu à peu compactés en roche, les fossiles ont changé de composition chimique, les molécules organiques qui le composaient ont été remplacées par des molécules minérales, molécule après molécule donc sans changer de forme. Cela explique comment cette roche à l'apparence exacte de cet ancien organisme vivant.
Les huîtres à commissure lisse, comme Gryphaea dilatata, sont abondantes dans les couches argileuses .
Dans la strate supérieure plus récente, Lopha gregarea, proche de l'huître actuelle, vit en communauté (grégaire), elle a des commissures plissées, ainsi, elle a pu supporter les arrivées répétées de sable dont témoigne le haut de la strate.
Les fossiles situés dans les strates inférieures sont plus anciens que ceux des couches supérieures. Il suffit donc d'établir l'âge de la strate la plus ancienne afin de dater relativement à elle les strates supérieures et donc des fossiles contenus dans ces différents couches. Les roches, comme les fossiles, peuvent aussi être datés grâce à la datation absolue. On détermine de l'âge d'un fossile ou d'une roche par le principe de radiochronologie (mesure en laboratoire de la déperdition isotopique). C'est une datation expérimentale qualifiée abusivement d'absolue puisqu'elle est donnée avec une incertitude d'autant plus importante que la durée de vie de l'isotope est longue, incertitude augmentée par le fait que cette datation indique l'époque de la fermeture du système testé mais pas toujours l'époque de la formation de la roche ou de la mort du fossile.