Le grès est une roche sédimentaire détritique, issue de l’agrégation de grains de taille majoritairement sableuse (0,063 mm à 2 mm) et consolidé lors de la diagenèse. Les grains constituant le grès sont issus de l’érosion de roches préexistantes qui déterminent en grande partie sa composition, principalement constitué de quartz et feldspath. Selon le degré de cimentation et sa composition, il peut s’agir d’une roche très friable à cohérente^{1. Il se rencontre dans une grande variété de milieux de dépôt depuis le domaine continental (rivière, plage) au domaine marin (turbidites). Son équivalent non consolidé est généralement appelé sable.}

Étymologie

Le mot grès dériverait du bas latin gressius, gresum, du haut allemand griez, grioz, de l’ancien bas francique greot ou de l’allemand moderne gries qui signifient « sable, gravier »^2.

Formation

Les grès peuvent être d’origine éolienne (caractéristique : stratification éolienne oblique), marine (sédimentation en mer agitée ou grès de plage caractérisé par des rides de courant) ou d’origine mixte (avec un faciès gréseux éolien ou marin dominant).

La cimentation des grains se fait par précipitation et cristallisation des sels (notamment les sels de fer oxydés par l’eau de pluie) dissous dans l’eau interstitielle. Ce processus s’appelle la « grésification »^3.

Les grains (donnant un toucher granuleux à la roche4), et le ciment entre ces grains peuvent avoir une composition différente selon l’origine et l’histoire de ce grès. Les dépôts successifs de sable se retrouvent dans la stratification du grès.

Le ciment et les éléments accessoires donnent à la roche sa couleur : la teinte jaune, orange, brun, rouge est fonction de la présence d’oxyde de fer (limonite, hématite ; la teinte verdâtre tient à la présence de chlorite, la teinte noire à des oxydes de manganèse ou à de la matière organique, la teinte grise provient de débris de roches sombres^5,6.

Grès définis par leur ciment

Une distinction s’opère entre grès suivant le ciment qui unit les grains^7.

Selon la qualité de la cimentation, le grès est plus ou moins dur et poreux. Les carriers définissent la qualité d’un grès par le son que produit le marteau sur la roche. Un grès « PIF » (son aigu) est de bonne qualité, bien cimenté et idéal pour l’utilisation. Un grès « POUF » (son creux, évoquant l’effondrement du matériau sous le marteau) a un ciment poreux et perméable. Ce grès plus friable n’est pas utilisé en construction mais pouvait fournir des pierres à filtrer^{8. Plus récemment les couches géologiques constituées de tels grès peuvent former de bons réservoirs d’eau, de pétrole ou de gaz. Un grès « PAF », intermédiaire, présente quelques risques de fissures mais est moins perméable qu’un grès « POUF », pouvant être utilisé en pavage9.}

Grès siliceux

Grès à ciment d’opale, de calcédonite, de quartz (grès quartzitique).

• Quartzite Grès, dont le grès de Fontainebleau qui servit à paver les rues de Paris avant qu’il ne soit supplanté par le granite breton
• Un grès quartzeux est composé uniquement de quartz.
• Un quartzite est un grès très siliceux à ciment siliceux, provient de la diagenèseou du métamorphisme de sable quartzeux.

Dans l’ouest de la France, la roche connue sous l’appellation de grès armoricainest un sable marin littoral cimenté, généralement à granulométrie très fine, de teinte blanchâtre, souvent très pure, fréquemment recristallisé (recristallisation secondaire des vides situés entre les grains de sable), passant alors à de la quartzite, formant une des roches les plus résistantes du Massif armoricain^{10. Ce grès correspond en Bretagne à la première transgression marine qui a suivi l’érosion des chaînes de montagne cadomiennes (lesquelles devaient culminer à environ 4 000 m avant d’être fortement pénéplanées11) et s’est prolongée durant toute la période ordovicienne. Il constitue les hautes falaises déchiquetées de la presqu’île de Crozon, les lourdes croupes du Ménez-Hom ou de Ménez Kador12, les rochers d’escalade de Plougastel, les escarpements de Pont-Réan à l’entrée de la cluse de la Vilaine, les hautes falaises de certaines côtes (cap de la Chèvre, des pointes de Dinan, du Grouin, du Toulinguet), les flancs des synclinaux (synclinorium de Laval, synclinaux au sud de Rennes)13. Dépôts de mers peu profondes, les grès armoricains conservent encore parfois des surfaces à ripple-marks, ainsi qu’une grande diversité de traces fossiles ou ichnofaciès14. Ils présentent une épaisseur très variable15 de quelques dizaines à plusieurs centaines de mètres, pouvant même atteindre 800 m environ dans la partie Sud de la presqu’île de Crozon. À leur partie supérieure, ils admettent des lits rouge sombre, très riches en rutile et zircon, qui représentent des placers littoraux fossiles, déposés sur les hauts de plages de la mer ordovicienne16.
Par suite de leur dureté et de leur ténacité, ces grès se façonnent difficilement. Ils ont été et sont encore aujourd’hui recherchés comme matériau d’empierrement, granulats et enrochements, et comme pierre de bâti, conférant aux constructions une pérennité exceptionnelle et une blancheur qui évoque celle de certains calcaires17.}

Grès à ciment calcaire

Les grès prennent le nom de poudingues lorsqu’ils sont formés de cailloux roulés empâtés dans un ciment calcaire ou argileux. Ils prennent le nom de brèches lorsqu’ils sont formés de cailloux anguleux réunis par un ciment plus ou moins abondant. Les grès produisent des étincelles sous le choc de l’acier et ne font pas effervescence avec les acides. Ils sont souvent complètement blancs et parfois colorés en gris ou en rouge par certains oxydes métalliques et principalement des oxydes de fer. La cassure du grès est unie quelquefois brillante et quelquefois mate^8.

Grès à ciment dolomitique

Les grès à ciment dolomitique sont beaucoup plus rares que les grès à ciment calcaire.

En France, ils ne sont connus que par les concrétions dolomitiques que l’on observe dans des dolomies du Dévonien à Roque-Brun (Hérault), des calcaires dolomitiques du Jurassique à Mourèze (Hérault), dans des sables éocènes du bassin parisien^18.

Grès à ciment calcaréo-argileux

Le nom de macigno est un terme italien qui sert à désigner des grès à grains très mal classés, à ciment calcaréo-argileux avec feldspaths et micas abondant.

Ces grès ont été déposés par des courants de turbidité, se produisant par éboulement de matériaux détritiques sur le bord du talus continental. Ces courants denses étalent au fond de la mer, d’une manière uniforme, des matériaux détritiques assez grossiers qui normalement ne devraient pas se rencontrer à pareille profondeur.

c’est par exemple le cas des grès du crétacé de Bryce Canyon dans l’Utah. issus des sédiments de rivières fait silice, et argile s’écoulant dans une mer peu profonde, ou ils se sont enrichis de calcaire.¹⁸

Grès argileux

ils sont limités à certaines formations continentales d’un type particulier, comme les formations de Houiller. Le ciment d’argile est, dans ce cas, formé de kaolinite avec leverriérite groupement épitaxique de muscovite et de kaolinite. Les minéraux argileux peuvent présenter une allure concrétionnée.

Ces grès peuvent être de plus ferrugineux, le fer intervenant pour colorer le grès en rouge^18.

Grès ferrugineux

Ils sont de couleur orange/ocre, due à l’oxydation du fer dans l’eau.

Ils peuvent avoir un ciment de sidérite, de chlorite, d’hématite brune ou rouge, ou de pyrite^{18. On trouve des grès ferrugineux du Permien dans les sols à proximité du lac du Salagou (Hérault).}

Grès glauconieux

On distingue les grès glauconieux des grès phosphatés.

Dans les grès glauconieux, la glauconie est en grains remaniés^18.

Grès phosphatés

Dans ces grès, c’est le phosphate qui est en grains remaniés^18.

Grès non définis par leur ciment

Une autre tradition veut qu’on ignore le ciment pour désigner le grès. Le grès est défini par l’élément dont il est défini de manière singulière^{[pas clair]7.}

Grès micacé

Une psammite est un grès micacé.

Itacolumite

Grès titanifères

Arkoses

Une arkose est un grès grossier, feldspathique, à peine lité, souvent issu de l’induration d’une arène granitique.

Grauwakes

Une grauwacke est un grès gris-sombre, brun… très dur, contenant en plus des grains de quartz d’autres éléments de roches diverses.

Composition minéralogique[modifier | modifier le code]

composition minéralogique de quelques grès (en volume %)

Érosion

Certains grès peuvent subir une altération rapide. Cette altération dépend de :

• La propension à absorber l’eau et à sécher, la circulation de l’eau dans les pores, le gel.
• La composition du ciment : les grains dans un ciment calcaire se déchaussent plus rapidement, à la suite d’une dissolution plus rapide de ce ciment. Certaines constructions sont dans ce cas et nécessitent de fréquentes restaurations.
• La présence d’une matrice argileuse (plutôt que d’un ciment).

En s’altérant, le grès peut redevenir du sable et recommencer un cycle de sédimentation.