Figures sédimentaires
I - Introduction Ce sont des structures qui s’observent sur les roches sédimentaires. Elles peuvent être un outil de diagnostic important pour déduire les processus et les conditions de dépôt et de transport des sédiments. Elles sont, soit, des figures déposionnelles , soit des structures liées aux courants ou bien des figures de déformation postérieure à la sédimentation. Plusieurs types de classification des structures sédimentaires ont été suggérés. La plus simple est celle qui est basée :
sur la position des figures dans les sédiments (au mur, au toit ou dans la couche sédimentaire), sur le processus de leur genèse (formées par des courants, par des mécanismes chimiques, physiques ou biologiques) sur leur stade de formation (avant, pendant ou après le dépôt de la couche sédimentaire).
II - Structures pré-sédimentaires Elles sont observées à la surface supérieure des bancs (empreintes) et à la surface inférieure (contreempreintes. Le plus souvent, elles traduisent des processus d'érosion et fournissent des indications sur la direction et le sens des courants qui les ont engendrées.
Les figures en croissant (crescent marks)
Ces figures prennent naissance lorsqu'un objet posé sur le fond provoque une déflexion des lignes de courants. Il en résulte alors une érosion à l'amont de l'objet et un dépôt à l'aval de celui-ci.
Les "flute casts"
Ce sont des figures d'affouillement de formes allongées qui se créent par creusement du fond par des courants. Elles sont d'excellents indicateurs des paléo-courants et sont reconnaissables par leur forme en V triangulaire ou allongée dont la pointe profonde indique l’amont et les deux branches indiquent l’aval, ainsi, le sens du courant est déterminé. Souvent, elles sont accompagnées par d'autres figures comme les tool marks et les groove marks.
Les figures de traction ("groove marks")
Ce sont des rainures creusées dans le sédiment par des objets traînés sur le fond par les courants. Elles se présentent sous la forme de crêtes rectilignes, étroites et allongées de quelques mm à plusieurs dizaines de cm. Ce sont de bons indicateurs de la direction des courants (mais pas de leur sens).
Les figures d'impact ("tool marks ")
Ce sont des empreintes formées par des objets transportés par les courants venant épisodiquement en contact avec le fond (objets en saltation). Ces objets peuvent être des fragments de sédiment ou des tests d'organismes.
Empreinte de flute
Contre
empreintes à la base d’un banc (flèche = sens du courant)
Différents types d'érosion sur le fond
Les marques de ruissellement ("rill marks")
Ce sont des figures d'érosion dendritiques formées par un système de "micro-rivières" lors du retrait des vagues sur les plages ou lors de phénomènes de ruissellement subaérien sur des sédiments fins. La divergence des ramifications se fait vers l'aval (=dans le sens du ruissellement).
Rill marks (échelle mm à cm) (1 = sens du retrait ; 2 = ligne de rivage)
III - Structures synsédimentaires Elles se forment au cours du dépôt des sédiments tel que les stratifications entrecroisées et les différents types de litage. Elles témoignent de l’énergie hydrodynamique, la vitesse, la nature, le sens et la direction des agents de transport. L’activité des organismes peut être synsédimentaires et donc les bioturbations peuvent appartenir à ces structures sauf les perforations (terriers) qui sont postérieures au dépôt.
les chenaux
Les chenaux sont creusés dans le cours des fleuves ou dans les zones côtières lors du retrait de la mer. On peut souvent observer un granoclassement à l'intérieur du chenal, les particules les plus grossières se situant à la base de celui-ci.
1m
Ch enal ave c un gran ocl asse ment vertical
Les stratifications entrecroisées (cross bedding)
Ce sont des structures internes aux dépôts. Les stratifications entrecroisées montrent des laminations obliques par rapport au pendage. Elles peuvent être utilisées comme critère de polarité.
Les stratifications obliques (tabular cross bedding)
Les stratifications obliques sont des figures créées par des courants. La formation de ces structures est liée à la migration latérale de rides sableuses.
Les stratifications en arêtes de poisson (herring bone structure)
Ces figures sont caractérisées par la superposition verticale de lamines obliques de sens opposé. Ceci est dû à des inversions périodiques des courants de marée.
20 cm
Li tage à sens oppo sé (Herrin g-bon es structu re ) et ri des de co urant
Litages et laminations
On appelle litage, l'arrangement stratiforme de lits ou de strates dans un sédiment ou une roche sédimentaire, c’est l'expression de la stratification à l'échelle du banc (cm et plus). Tandis que la lamination représente la stratification à l'échelle du mm et en deçà, au sein des bancs. Litage et lamination sont produits par des changements plus ou moins périodiques dans la sédimentation (variations de la granulométrie, de la composition des sédiments). Les contacts entre lamines successives peuvent être progressif, net ou érosif (surface de réactivation). Le litage peut être oblique tabulaire ou oblique arqué. Les sédiments à litage plan parallèle sont constitués de lamines pratiquement horizontales de quelques mm à 2 cm d'épaisseur.
Rides, mégarides et dunes
Ce sont des formes essentiellement développées en contexte sableux. Les rides sont très communes sur les surfaces des bancs. On distingue deux grands types de rides en fonction de leurs dimensions : les vagues de sable (d'une dizaine de centimètre) et les rides de courant (d'une longueur d'onde variant de 10 à 30 centimètres et d'une hauteur variant de 1 à 60 millimètres). Les rides de vagues se forment par l'action des vagues sur un sable fin non cohérent et montrent des crêtes typiquement symétrique. Les rides de courant sont générées par l'action de courants unidirectionnels. L'asymétrie qui les caractérise permet donc de déduire le sens du courant: pente forte en aval, pente faible en amont. Les dunes et les mégarides ("sand waves", "megaripples") sont assez rarement préservées. La migration latérales des dunes et rides donne naissance à différents types de litages obliques. les "flaser bedding" peuvent être décrits comme des rides sableuses ou silteuses entre lesquelles se déposent des sédiments fins.
Litage oblique tabulaire oblique arqué
Evolution des rides en fonction de l’énergie du milieu
Litage
Evolution des rides en fonction de l’énergie du milieu
Les linéations primaires de courant
Ce sont des traînées allongées de quelques mm de large et quelques dm de long présentes sur la surface supérieure des bancs. Elles sont en général séparées les unes des autres d'un cm au plus. Elles correspondent à une orientation préférentielle de l'allongement des grains parallèlement au courant et se mettent en place généralement sur des sédiments à lamination plane (écoulement rapide). Souvent elles sont associées à un délitage par l’érosion actuelle, et de ce fait on les appelle aussi : linéation de délit. Leur étude permet de déduire la direction du courant du fluide qui les a engendrées.
L’imbrication des galets
Dans les milieux à fort courant (fluviatiles ou littoraux), les galets se déposent en s’imbriquant les uns sur les autres. Cette imbrication donne le sens du courant pour le transport fluviatile et le sens du retrait des vagues pour le littoral.
IV - Structures post-sédimentaires Elles se développent dans le sédiment après son dépôt. Ce sont surtout les figures de charge, les structures de glissement ou slumping dues aux déplacements latéraux de masses sédimentaires et les rétractions dues à la dessiccation.
Les figures de charges (load casts)
Ce sont généralement des figures préservées à la base des couches sableuses, lorsqu'elles sont superposées à des matériaux argileux hydroplastiques. Elles se forment par une surcharge liées aux sédiments se disposant ultérieurement. Elles sont un bon critère de polarité.
Les glissements en masse (slumps)
Ce sont des masses de sédiments glissés, sous l'action de la gravité, le long de surfaces de cisaillement. La structure interne des sédiments est préservée mais plissée. Les slumps peuvent s'observer à différentes échelles et atteindre de grandes dimensions. Ils sont généralement limités à leur base et à leur sommet par des couches non déformées.
Les convolutes
Ce sont des figures de déformation des sédiments encore meubles sous l'effet d'un glissement ou d'une secousse sismique. On les observe souvent dans des sables fins et silts, ainsi que dans les milieux turbiditiques.
Ri des asymé tri que s La min es on dul eu ses
Gl isse ment synsédi men ta ire
10 cm
10 cm
Méga ri de s, ri des et no dul es de ch arges
10 cm
Va rves à convol utes et à escap e wa ter structure
Les gouttes de pluie (rain drops)
Lorsque les gouttes de pluie frappent la surface d'un sédiment non consolidé, elles forment des petits cratères circulaires. Leurs traces sont le plus souvent conservées lorsqu'elles affectent des sédiments très fins et secs et que les gouttes ne se recouvrent pas.
Les fentes de dessiccation (dessiccation crack ou mud crack)
Ce sont des fissures s'ouvrant dans un sédiment fin à très fin qui se dessèche. Les fissures forment un réseau grossièrement polygonal. Elles marquent une période d'émersion et un climat aride.
V - Structures liées à l’activité des organismes Il s'agit de tous les vestiges, autres que les restes corporels laissés par des organismes vivant dans l'environnement étudié L'activité des organismes peut provoquer des perturbations dans les sédiments, ainsi, les laminations et les litages peuvent être déformés et interrompues. Les traces de vie sont dues aux creusements du substrat pour le logement et l'habitat, aux déplacements et à la recherche de la nourriture.
Traces de logement
De nombreux organismes suspensivores construisent des terriers pour y trouver protection contre les prédateurs et éventuellement contre l'exondation temporaire du milieu. En général, ces terriers sont disposés plus ou moins perpendiculairement par rapport à la surface du sédiment et sont reconnaissables par leur troncature des sédiments. Dans les substrats meubles à faible énergie, on observe deux types de terriers: des terriers simples en forme de tubes rectilignes et des terriers en forme de U. Ces types de terriers sont reconnaissables par leurs formes et par les stries d’accroissement qu’on y rencontre.
Les traces de nutrition
C’est le résultat de la recherche de la nourriture à la surface des sédiments. Les terriers liés à cette activité sont en général considérés comme indicateurs d'environnements.
