Ce chapitre pose le vocabulaire et le cadre du module : ce qui distingue la pétrologie de la pétrographie, la place des roches sédimentaires dans le cycle géodynamique externe, leurs caractères distinctifs et leur intérêt économique. Ces définitions ouvrent presque systématiquement les examens de Pétrographie sédimentaire dans les facultés marocaines.
1. Pétrologie et pétrographie sédimentaires
Le terme pétrologie vient du grec pétra (roche) et logos (science) : c'est la branche de la géologie qui étudie les roches et leurs conditions de formation. Elle se divise en deux approches complémentaires : la pétrogenèse, qui étudie les processus de formation et de transformation des roches, et la pétrographie, qui se limite à leur description — analyse de leurs caractères observables sur le terrain ou au laboratoire — et à leur classification. Pour les roches sédimentaires, on distingue ainsi la pétrologie sédimentaire (processus) de la pétrographie sédimentaire (description et classification), qui est l'objet de ce module.
2. Les trois familles de roches et le cycle géodynamique externe
La croûte terrestre comprend trois grandes familles de roches : les roches magmatiques, les roches métamorphiques et les roches sédimentaires. Ces trois familles sont reliées par un cycle permanent. Les roches sédimentaires, dites aussi exogènes, se forment à la surface de la croûte terrestre, à basse température et basse pression, par dépôt de matériaux transportés par l'eau, le vent ou la glace. Ce cycle correspond à la géodynamique externe : altération des roches préexistantes (quelle que soit leur origine), érosion, transport, sédimentation, puis diagenèse qui transforme le sédiment meuble en roche indurée. Il s'oppose à la géodynamique interne, qui regroupe la fusion des roches (magmatisme) et le métamorphisme sous l'effet de la température et de la pression en profondeur.
3. Caractères distinctifs des roches sédimentaires
Trois caractères permettent de reconnaître une roche sédimentaire : la présence de couches (stratification), bien que la disposition en lits existe aussi dans certaines roches volcaniques et métamorphiques ; des textures et structures distinctives héritées du dépôt (litage, figures sédimentaires) ; et la présence possible de fossiles. Il faut par ailleurs distinguer le sédiment, matériel meuble dont les particules restent indépendantes les unes des autres, de la roche sédimentaire, dans laquelle les constituants sont intimement soudés soit par un ciment entre les grains, soit par compaction du sédiment.
4. Place des roches sédimentaires dans la croûte terrestre
Malgré leur importance apparente, les roches sédimentaires ne représentent qu'une faible part du volume de la croûte terrestre, de l'ordre de quelques pour cent, pour un volume total estimé à plusieurs centaines de millions de kilomètres cubes. Elles couvrent en revanche la majeure partie de la surface du globe : environ les trois quarts, en incluant à la fois les terres émergées et les fonds océaniques. Cette couverture est dominée, en proportion très largement majoritaire, par deux grands groupes : les roches silicoclastiques (issues de débris minéraux) et les roches carbonatées.
5. Le principe d'actualisme et l'intérêt économique
L'étude des roches sédimentaires s'appuie sur le principe d'actualisme énoncé par Charles Lyell en 1830 : « le présent est la clef du passé ». Les conditions de formation d'une roche ancienne sont supposées identiques aux conditions dans lesquelles se forme une roche similaire actuelle. Ce principe permet de reconstituer, à partir des faciès observés, les paléoenvironnements, les paléogéographies et les paléoclimats au voisinage du lieu de dépôt de la roche, ainsi que les grandes étapes de l'évolution des formes de vie.
Les roches sédimentaires ont enfin un intérêt économique de premier plan. Elles contiennent des minéraux et combustibles fossiles majeurs (pétrole, gaz naturel, charbon, sel, phosphates, soufre, fer, uranium et autres gisements métalliques), constituent l'un des principaux réservoirs d'eaux souterraines (terrains poreux et perméables formant des aquifères) et fournissent une grande partie des matériaux de construction utilisés par l'homme.
Étude descriptive et classificatoire des roches sédimentaires : analyse de leurs caractères observables (constituants, structure, texture) et de leur classement, par opposition à la pétrogenèse qui en étudie les processus de formation.
Principe selon lequel les processus géologiques observables actuellement ont fonctionné de la même façon dans le passé, ce qui permet de déduire les conditions de formation d'une roche ancienne à partir de dépôts actuels comparables.
| Roches magmatiques | Roches métamorphiques | Roches sédimentaires | |
|---|---|---|---|
| Origine | Cristallisation d'un magma | Transformation à l'état solide | Dépôt de particules ou précipitation |
| Domaine | Géodynamique interne | Géodynamique interne | Géodynamique externe (surface) |
| Conditions | Températures élevées | Températures et pressions élevées | Basses températures et pressions |
| Fossiles | Absents | Généralement absents ou déformés | Fréquents, bien conservés |
| Structure typique | Massive ou fluidale | Foliée, schistosité | Stratifiée, litée |
Les trois familles de roches
- Pétrologie = processus de formation et transformation ; pétrographie = description et classification.
- Cycle géodynamique externe : altération → érosion → transport → sédimentation → diagenèse.
- Sédiment (particules indépendantes) ≠ roche sédimentaire (particules soudées par ciment ou compaction).
- Roches sédimentaires : faible volume de la croûte mais couvrent l'essentiel de la surface du globe.
- Principe d'actualisme (Lyell, 1830) : le présent est la clef du passé.
- Intérêt économique majeur : hydrocarbures, charbon, sel, phosphates, aquifères, matériaux de construction.
Les examens marocains ouvrent presque toujours sur une question de définitions (pétrologie vs pétrographie, sédiment vs roche sédimentaire) ou sur le schéma du cycle géodynamique externe à légender. Piège classique : confondre géodynamique externe et interne, ou oublier que les roches sédimentaires ne représentent qu'une faible part du volume de la croûte terrestre malgré leur très large couverture surfacique.