Qu'est-ce que le grès?

Le grès, simplement, est du sable cimenté ensemble dans la roche - c'est facile à dire simplement en regardant de près un spécimen. Mais au-delà de cette simple définition se trouve une composition intéressante de sédiments, de matrice et de ciment qui peut (avec enquête) révéler une grande quantité d'informations géologiques précieuses.

Les bases du grès

Le grès est un type de roche fait de sédiments - une roche sédimentaire. Les particules de sédiments sont des clastes ou des morceaux de minéraux et des fragments de roche, ainsi le grès est une roche sédimentaire clastique. Il est composé principalement de particules de sable, de taille moyenne; par conséquent, le grès est une roche sédimentaire clastique à grain moyen. Plus précisément, le sable mesure entre 1/16 mm et 2 mm (le limon est plus fin et le gravier plus grossier). Les grains de sable qui composent le grès sont à juste titre appelés grains de charpente.

Le grès peut comprendre des matériaux plus fins et plus grossiers et toujours être appelé grès, mais s'il comprend plus de 30 pour cent de grains de gravier, de galets ou de rochers, il est plutôt classé comme conglomérat ou brèche (ensemble, ils sont appelés rudites).

En plus des particules de sédiments, le grès contient deux types de matériaux différents: la matrice et le ciment. La matrice est la substance à grain fin (taille de limon et d'argile) qui se trouvait dans les sédiments avec le sable, tandis que le ciment est la matière minérale, introduite plus tard, qui lie les sédiments dans la roche.

Le grès avec beaucoup de matrice est appelé mal trié. Si la matrice représente plus de 10% de la roche, elle est appelée wacke ("wacky"). Un grès bien trié (petite matrice) avec peu de ciment s'appelle une arénite. Une autre façon de voir les choses est que le wacke est sale et l'arénite est propre.

Vous remarquerez peut-être qu'aucune de ces discussions ne mentionne de minéraux particuliers, juste une certaine taille de particules. Mais en fait, les minéraux constituent une partie importante de l'histoire géologique du grès.

Minéraux de grès

Le grès est formellement défini strictement par la taille des particules, mais les roches faites de minéraux carbonatés ne sont pas qualifiées de grès. Les roches carbonatées sont appelées calcaires et reçoivent une classification distincte, donc le grès signifie vraiment une roche riche en silicate. (Une roche carbonatée clastique à grain moyen, ou «grès calcaire», est appelée calcarénite.) Cette division est logique parce que le calcaire est fait dans l'eau propre de l'océan, tandis que les roches silicatées sont faites de sédiments érodés au large des continents..

Les sédiments continentaux matures sont constitués d'une poignée de minéraux de surface et, par conséquent, le grès est généralement composé presque entièrement de quartz. D'autres minéraux-argiles, hématite, ilménite, feldspath, amphibole et mica et de petits fragments de roche (lithiques) ainsi que du carbone organique (bitume) ajoutent de la couleur et du caractère à la fraction clastique ou à la matrice. Un grès avec au moins 25 pour cent de feldspath est appelé arkose. Un grès fait de particules volcaniques est appelé tuf.

Le ciment dans le grès est généralement l'un des trois matériaux: la silice (chimiquement identique au quartz), le carbonate de calcium ou l'oxyde de fer. Ceux-ci peuvent infiltrer la matrice et la lier ensemble, ou ils peuvent remplir les espaces où il n'y a pas de matrice.

Selon le mélange de matrice et de ciment, le grès peut avoir une large gamme de couleurs allant du presque blanc au presque noir, avec du gris, du brun, du rouge, du rose et du chamois entre les deux..

Comment se forme le grès

Le grès se forme là où le sable est déposé et enfoui. Habituellement, cela se produit au large des deltas des rivières, mais les dunes et les plages désertiques peuvent également laisser des lits de grès dans les archives géologiques. Les célèbres roches rouges du Grand Canyon, par exemple, se sont formées dans un décor désertique. Les fossiles se trouvent dans le grès, bien que les environnements énergétiques où se forment les lits de sable ne favorisent pas toujours la conservation.

Parc national du Grand Canyon. Dean Fikar / Getty Images 

Lorsque le sable est profondément enfoui, la pression de l'enfouissement et des températures légèrement plus élevées permettent aux minéraux de se dissoudre ou de se déformer et de devenir mobiles. Les grains se resserrent et les sédiments sont pressés en un volume plus petit. C'est le moment où le matériau de cimentage pénètre dans les sédiments, transporté par des fluides chargés de minéraux dissous. Les conditions oxydantes conduisent aux couleurs rouges des oxydes de fer tandis que les conditions réductrices conduisent aux couleurs plus sombres et plus grises.

Ce que dit le grès

Les grains de sable dans le grès donnent des informations sur le passé:

• La présence de feldspath et de grains lithiques signifie que le sédiment est proche des montagnes où il est apparu.
• Des études détaillées du grès donnent un aperçu de sa provenance - le type de campagne qui a produit le sable.
• La mesure dans laquelle les grains sont arrondis est un signe de la distance à laquelle ils ont été transportés.
• Une surface givrée est généralement un signe que le sable a été transporté par le vent, ce qui, à son tour, signifie un cadre désertique sablonneux.