Avant d'interpréter une série sédimentaire, il faut savoir la décrire avec précision : ce chapitre présente le vocabulaire de terrain de la stratification — strates, lamines, plans de stratification, structures entrecroisées — puis les discordances qui interrompent la sédimentation régulière. Cette terminologie précise est souvent testée par des schémas à légender.
1. Les structures sédimentaires primaires
La mise en place des sédiments s'accompagne de la formation de structures sédimentaires primaires, acquises au moment du dépôt ou peu après, avant la consolidation du sédiment. Elles fournissent des informations précieuses sur les conditions hydrodynamiques du milieu de sédimentation. La stratification désigne à la fois le processus qui contrôle le dépôt des sédiments en strates, et l'organisation spatiale de ces strates : elle résulte de combinaisons variées de la composition, de la taille, de la forme, de l'orientation et de l'agencement des particules qui composent l'unité sédimentaire.
2. Strates, lamines et plans de stratification
Les unités sédimentaires d'épaisseur supérieure au centimètre sont appelées, de manière informelle, des strates, des lits ou des couches ; leurs surfaces supérieure et inférieure sont les plans de stratification — respectivement la surface de stratification supérieure et la semelle (ou base). En dessous du centimètre d'épaisseur, on parle de lamines, l'unité la plus petite visible dans une séquence. Des groupes de strates peuvent former des faisceaux : simples, lorsque les couches se sont déposées dans des conditions similaires, ou composites, lorsqu'elles présentent des compositions et textures différentes mais associées génétiquement dans une même séquence de dépôt.
Les couches ou lamines déposées avec un angle par rapport à la surface principale de dépôt sont dites obliques (« cross beds »/« cross laminae ») : on parle de stratification entrecroisée pour décrire ce phénomène de couches inclinées à l'échelle de la strate. Cette structure, très fréquente dans les dépôts fluviatiles, éoliens et littoraux, permet souvent de retrouver le sens du courant qui l'a produite. La plupart des couches conservent leur forme et leur épaisseur sur de longues distances latérales, mais toutes finissent par changer de nature, graduellement ou abruptement, ou par se réduire en épaisseur lorsqu'on les suit sur de très grandes distances.
3. Discontinuités et discordances
Une discontinuité marque une interruption dans la sédimentation régulière : elle correspond soit à un simple arrêt de dépôt, soit à une érosion qui supprime une partie de la série antérieure. La discordance d'érosion traduit une suppression de dépôt sans déformation notable des couches sous-jacentes, tandis que la discordance angulaire résulte d'un plissement suivi d'une érosion, avant que de nouvelles couches ne se déposent avec un angle différent sur la série plissée. Ces discordances compliquent l'application des principes stratigraphiques de base, en particulier lorsque la couverture végétale interdit l'observation directe des surfaces de contact sur le terrain.
4. Les unités stratigraphiques
Les unités stratigraphiques sont des strates ou des assemblages de strates reconnus comme des unités distinctes, sur la base de critères précis : critères lithologiques (objets de la lithostratigraphie), critères paléontologiques (objets de la biostratigraphie) ou critères géochimiques (objets de la chimiostratigraphie). La couche est la plus petite unité ; les séquences regroupent des couches liées génétiquement, et les mégaséquences réunissent plusieurs séquences séparées par des discontinuités majeures — chaque échelle correspondant à un ordre de grandeur temporel différent.
5. Polarité des dépôts et lecture de la séquence
Sur le terrain, la lecture d'une séquence sédimentaire nécessite d'en retrouver la polarité, c'est-à-dire le sens du dépôt dans le temps. Plusieurs critères de polarité permettent de vérifier ou de corriger l'application du principe de superposition, notamment lorsque la série a pu être renversée par la tectonique : le granoclassement (décroissance de la taille des grains vers le sommet d'une strate turbiditique, par exemple) ou la position de vie de certains organismes (branches disposées au-dessus du tronc). Ces indices, discrets sur le terrain, sont pourtant décisifs pour ne pas inverser l'ordre chronologique d'une série plissée.
Ensemble de couches ou lamines obliques par rapport à la surface principale de dépôt, produites par la migration de rides ou de dunes sous l'action d'un courant ou du vent.
Variation progressive et régulière de la taille des grains au sein d'une strate, utilisée comme critère de polarité pour retrouver le sens original du dépôt.
| Discordance d'érosion | Discordance angulaire | |
|---|---|---|
| Cause | Simple lacune de dépôt | Plissement puis érosion |
| Orientation des couches | Identique de part et d'autre | Angle différent de part et d'autre |
| Difficulté d'interprétation | Facile à repérer | Peut masquer un épisode tectonique |
Les deux types de discordances
- Structures primaires acquises au moment du dépôt : renseignent sur l'hydrodynamique du milieu.
- Strate/lit/couche (> 1 cm) vs lamine (< 1 cm) ; plans de stratification = semelle et surface supérieure.
- Stratification entrecroisée = couches obliques (cross beds), fréquente en milieu fluviatile et éolien.
- Discordance d'érosion (lacune simple) vs discordance angulaire (plissement puis érosion).
- Unité stratigraphique = couche, séquence ou mégaséquence, selon critères lithologiques, paléontologiques ou géochimiques.
- Critères de polarité (granoclassement, position de vie) indispensables pour lire une série renversée.
Les épreuves proposent souvent une coupe de terrain avec plusieurs discordances à identifier et à replacer dans l'ordre chronologique. Piège classique : confondre lamine et strate par simple observation visuelle sans mesurer l'épaisseur, ou ne pas vérifier la polarité d'une série avant d'en déduire l'âge relatif des couches.