Roches sédimentaires

La plupart des roches affleurant à la surface terrestre sont sédimentaires, assemblées grain par grain à partir de fragments de roches plus anciennes.

Une plage de sable, une berge boueuse et un fond de lac couvert de coquilles sont tous des sédiments : des matériaux meubles en voie de devenir des roches. L'USGS indique que la plupart des roches exposées en surface sont sédimentaires. Elles se forment à partir de particules de roches anciennes fragmentées par l'eau ou le vent. Leur formation suit une suite d'étapes, chacune laissant une trace dans la roche finale.

Fragmenter la roche

L'altération est l'usure ou la fragmentation d'une roche sur place. Le BGS en distingue trois formes. Lors de l'altération physique, l'eau s'infiltre dans les fissures et gèle. La glace est environ 9 % moins dense que l'eau (USGS) : elle occupe donc près d'un dixième de volume en plus et élargit la fissure. Au dégel, davantage d'eau entre et le cycle recommence. Lors de l'altération chimique, l'eau de pluie, légèrement acide après avoir dissous du dioxyde de carbone de l'air, réagit lentement avec les minéraux. Lors de l'altération biologique, les racines poussent dans les fissures et les animaux fouisseurs disloquent la roche.

L'érosion emporte les fragments. La gravité, le vent, la pluie, les rivières, la mer et les glaciers déplacent tous des débris rocheux, parfois très loin de leur roche d'origine. Le dépôt a lieu lorsque le vent, l'eau ou la glace qui les transporte ralentit. Les grains se trient en se déposant. Au milieu des années 1600, le savant danois Nicolas Sténon a remarqué que les particules les plus grosses ou les plus lourdes se déposent d'abord, et les plus petites en dernier. De légères variations de taille ou de composition produisent des couches, appelées strates. Cette stratification est le signe le plus évident des roches sédimentaires.

Du sédiment à la pierre

Quand de nouvelles couches s'accumulent, les anciennes sont enfouies. Le poids au-dessus rapproche les grains et chasse l'eau : c'est la compaction. Ensuite, des minéraux apportés par l'eau circulant entre les grains cristallisent autour d'eux et les soudent, comme le ciment lie le sable dans un mortier. La Geological Society cite la calcite, la silice, les oxydes de fer et les minéraux argileux parmi les ciments courants. Ensemble, compaction et cimentation transforment les sédiments meubles en roche solide.

Nommer les roches sédimentaires

Les roches sédimentaires détritiques sont faites de fragments de roches anciennes, appelés clastes. Leur nom dépend de la taille des grains. Du plus petit au plus grand, on distingue l'argile, le limon et le sable ; au-delà de 2 mm, ce sont des graviers ou des galets. Le shale est surtout argileux, la siltite est faite de limon, le grès de sable et le conglomérat de galets dans une matrice sableuse ou boueuse. D'autres roches sédimentaires sont produites par des êtres vivants. Après la mort de nombreux organismes, leurs coquilles ou squelettes peuvent s'accumuler pour donner du silex ou du calcaire. Le calcaire peut aussi se former lorsque des minéraux précipitent directement dans l'eau.

Les roches sédimentaires conservent des archives que les autres perdent. Selon l'USGS, les fossiles se trouvent presque exclusivement dans ces roches. Les roches magmatiques sont trop chaudes à leur formation ; la chaleur et la pression qui produisent les roches métamorphiques détruisent généralement les fossiles. Les plantes et les animaux morts dans l'eau ou à proximité sont vite ensevelis sous des sédiments : les archives fossiles sont donc largement dominées par la vie marine.