CHRONIQUE 4 de Philippe Thiran : Le Cycle Géologique du Sable

Du point de vue de la géologie, le sable s’inscrit dans le cycle géologique des Roches, tel que schématisé ci-dessous.

Ce cycle se résume comme suit:

• au début de l’existence de notre planète, la croûte terrestre était une masse silicatée en fusion, qui par refroidissement, donna naissance aux Roches Magmatiques, comme les basaltes d’une part et les granites d’autre part.
• avec le temps, sous l’action des conditions météorologiques (vent et pluie), ces roches se sont altérées ou érodées. Leurs débris ont alors constitués les Roches Sédimentaires Meubles dont font partie les graviers, les sables, les argiles, selon la granulométrie de ces débris.
• par la suite, ces sédiments meubles ont subi des modifications, appelés diagenèse, qui les ont transformés en Roches Sédimentaires Indurées ou solides, comme les calcaires et les grès.
• à leur tour, ces roches sédimentaires indurées ont pu subir d’importantes modifications sous l’action d’élévations de température et /ou de pression. Ceci se produit lors de mouvements (tectoniques) de la croûte terrestre provoquant par exemple l’enfouissement de ces roches. Il en résulta alors des roches dites Roches Métamorphiques, dont les plus connues sont les schistes.
• ces deux types de roches indurées vont par la suite, subir les effets des agents météorologiques et du transport. Les débris générés vont reconstituer des sédiments meubles, refermant ainsi la boucle du cycle.

Parmi les roches sédimentaires meubles, le sable se caractérise par des grains indépendants, de granulométrie comprise entre 0,63 et 2 mm. Ce sable est dit détritique ou d’origine minérale.

Le phénomène d’altération qui donne naissance aux sables détritiques, est appelé arénisation, terme qui provient du latin arena, signifiant sable. Elle consiste en la dégradation de roches sous l’action du vent et de la pluie, suivie de l’action du transport (éolien ou hydraulique) des débris de roches, lequel use, polit ou déforme les grains. Le quartz (oxyde de silicium) est l’élément prépondérant, grâce à sa dureté et sa résistance aux agents chimiques. L’image 2 montre un sable résultant de l’altération d’un granit et l’image 3, un sable d’altération d’un grès.

Mais le sable a également pour origine les restes solides de la fossilisation des formes animales les plus élémentaires: les invertébrés marins. Ces derniers ont la particularité de s’entourer d’une carapace, appelée test ou coquille, de nature calcaire ou siliceuse. Cette carapace subsiste après la disparition des parties organiques. Les parties solides, comme les piquants des oursins, les squelettes des éponges, les antennes des crustacés,…subsistent également. L’image 4 montre un sable ainsi constitué sur un fond marin.

Dans le cycle des roches, les roches meubles se transforment en roches sédimentaires indurées.

Pour le sable, cette transformation se déroule comme suit:

• dans un premier temps, les grains charriés par voie hydraulique ou par le vent s’accumulent et constituent des dépôts soit en milieu marin, ce qui forme des bassins de sédimentation, soit en milieu terrestre et constituent des déserts et leurs dunes, des dépôts de loess, …
• s’opère ensuite le tassement des sédiments sous le poids des couches successives, l’élimination de l’eau entre les grains et la consolidation de l’ensemble par cémentation et/ou cristallisation.
• ce processus conserve les traces de formation comme la stratification due aux différents dépôts ou par la présence de fossile.

Les sables créent ainsi deux catégories de roches sédimentaires indurées:

• les calcaires à base de calcite (carbonate de calcium), sont soit détritiques soit organiques c’est-à-dire à base d’invertébrés fossilisés,
• les grès, sont à base de grains de silice.

Les images 5 et 6 illustrent respectivement un calcaire fossilifère et un grès.

Le sable apparait donc comme un produit recyclable indéfiniment, ou dans le langage actuel, un produit renouvelable et durable.

Les sables charriés par le Rhin en sont un bon exemple. Ceux-ci, en effet, proviennent actuellement de l’altération des granites du massif alpin et des grès vosgiens, ces granites et ces grès étant nés jadis de débris de roches venus d’ailleurs.
Les sables qui sont actuellement charriés, vont se déposer en mer du Nord où ils constituent un nouveaux bassin de sédimentation qui finira par s’indurer et le cycle se répétera … à l’échelle des temps géologiques. Ce sable est illustré à l’image 7.

Sources bibliographiques :

• Le Sable, secrets et beauté d’un monde minéral, par J.Ayer, M.Bonifazi et J.Lapaire, Museum de Neuchâtel, 2002.
• Articles sur les roches, par Robert SIx, bulletins du Groupe d’Etudes des Sciences de la Terre, 2014.
• Dictionnaire de géologie, de A. Foucault et J-F Raoult, 7° éd. Dunod, 2010.

La minéralogie comme la volcanologie sont des sciences qui évoluent avec le temps au fur et à mesure de l’avancée de la recherche et des connaissances. Ce qui est vrai à un instant T peut être remis en cause le lendemain.

Philippe Thiran, l’auteur de ce post, se tient à disposition de ceux qui voudraient échanger à propos des notions géologiques présentées. Vous pouvez nous contacter pour avoir ses coordonnées personnelles.