Les roches sédimentaires sont créées par la liaison de sédiments provenant de minéraux décomposés.
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Sédimentation, dans les sciences géologiques, processus de dépôt d’un matériau solide à partir d’un état de suspension ou de solution dans un fluide (généralement l’air ou l’eau). Dans sa définition large, elle inclut également les dépôts provenant de la glace glaciaire et les matériaux recueillis sous la seule impulsion de la gravité, comme dans les dépôts d’éboulis, ou les accumulations de débris rocheux au pied des falaises. Le terme est couramment utilisé comme synonyme de pétrologie sédimentaire et de sédimentologie.
La physique du processus de sédimentation le plus courant, la décantation des particules solides des fluides, est connue depuis longtemps. L’équation de la vitesse de sédimentation formulée en 1851 par G.G. Stokes est le point de départ classique de toute discussion sur le processus de sédimentation. Stokes a montré que la vitesse de sédimentation terminale des sphères dans un fluide était inversement proportionnelle à la viscosité du fluide et directement proportionnelle à la différence de densité du fluide et du solide, au rayon des sphères concernées et à la force de gravité. L’équation de Stokes n’est cependant valable que pour les très petites sphères (moins de 0,04 millimètre de diamètre) et c’est pourquoi diverses modifications de la loi de Stokes ont été proposées pour les particules non sphériques et les particules de plus grande taille.
Aucune équation de vitesse de sédimentation, aussi valable soit-elle, ne fournit une explication suffisante des propriétés physiques même fondamentales des sédiments naturels. La granulométrie des éléments clastiques et leur tri, leur forme, leur rondeur, leur tissu et leur tassement sont les résultats de processus complexes liés non seulement à la densité et à la viscosité du milieu fluide, mais aussi à la vitesse de translation du fluide de dépôt, à la turbulence résultant de ce mouvement et à la rugosité des lits sur lesquels il se déplace. Ces processus sont également liés à diverses propriétés mécaniques des matériaux solides propulsés, à la durée du transport sédimentaire et à d’autres facteurs peu compris.
La sédimentation est généralement considérée par les géologues en termes de textures, de structures et de contenu fossile des dépôts déposés dans différents environnements géographiques et géomorphologiques. De grands efforts ont été faits pour différencier les dépôts continentaux, littoraux, marins et autres dans les archives géologiques. La classification des environnements et les critères de leur reconnaissance font encore l’objet d’un débat animé. L’analyse et l’interprétation des dépôts anciens ont progressé grâce à l’étude de la sédimentation moderne. Les expéditions océanographiques et limnologiques ont jeté beaucoup de lumière sur la sédimentation dans le golfe du Mexique, la mer Noire et la mer Baltique, ainsi que dans divers estuaires, lacs et bassins fluviaux dans toutes les régions du monde.
La sédimentation chimique est comprise en termes de principes et de lois chimiques. Bien que le célèbre physico-chimiste J.H. van’t Hoff ait appliqué les principes de l’équilibre des phases au problème de la cristallisation des saumures et de l’origine des dépôts de sel dès 1905, peu d’efforts ont été faits pour appliquer la physico-chimie aux problèmes de la sédimentation chimique. Plus récemment, cependant, on a étudié le rôle du potentiel d’oxydoréduction (réduction et oxydation mutuelles) et du pH (acidité-alcalinité) dans la précipitation de nombreux sédiments chimiques, et on a redoublé d’efforts pour appliquer les principes thermodynamiques connus à l’origine des gisements d’anhydrite et de gypse, à la chimie de la formation de la dolomie et au problème des pierres de fer et des sédiments connexes.
Le géochimiste considère également le processus de sédimentation en termes de produits finaux chimiques. Pour lui, la sédimentation est comme une gigantesque analyse chimique dans laquelle les constituants primaires de la croûte silicatée de la Terre sont séparés les uns des autres d’une manière similaire à celle obtenue au cours d’une analyse quantitative de matériaux rocheux en laboratoire. Les résultats de ce fractionnement chimique ne sont pas toujours parfaits, mais dans l’ensemble, ils sont remarquablement bons. Le fractionnement géochimique, qui a commencé à l’époque précambrienne, a entraîné une énorme accumulation de sodium dans la mer, de calcium et de magnésium dans les calcaires et les dolomies, de silicium dans les cherts et les grès orthoquartzitiques, de carbone dans les carbonates et les dépôts carbonés, de soufre dans les sulfates, de fer dans les grès ferreux, etc. Bien que la ségrégation magmatique ait, dans certains cas, produit des roches monominérales comme la dunite et la pyroxénite, aucun processus igné ou métamorphique ne peut égaler le processus de sédimentation dans l’isolement et la concentration efficaces de ces éléments et d’autres encore.