Une vue sur l'anticlinal de Mediano, strates plongeant vers la gauche dans les eaux du lac. Cette structure plissée à grande échelle est le témoin d'une déformation ancienne associée à la montée des Pyrénées à l'Eocène moyen, Il y a 45 millions d'années. L'excellente exposition des roches dans cette zone sèche permet aux géologues d'aujourd'hui d'étudier le poème épique de la Terre écrit dans ses archives sédimentaires. Crédit :© UNIGE
Les couches sédimentaires contiennent des cycles et des modèles stratigraphiques qui révèlent avec précision la succession des conditions climatiques et tectoniques qui se sont produites au cours des millénaires, améliorant ainsi notre capacité à comprendre et à prédire l'évolution de la planète. Chercheurs à l'Université de Genève (UNIGE), La Suisse et des collègues internationaux ont travaillé sur une méthode analytique combinant des observations de strates sédimentaires en eaux profondes et mesurant le rapport isotopique entre le carbone lourd et le carbone léger. Ils ont découvert que les cycles qui jalonnent ces successions sédimentaires ne sont pas dus uniquement à l'érosion des montagnes qui entourent le bassin, mais sont attribuables aux changements du niveau de la mer. Cette recherche, publié dans la revue Géologie , ouvre la voie à de nouvelles utilisations des méthodes isotopiques en géologie d'exploration.
La zone au sud des Pyrénées est particulièrement propice à l'étude des couches sédimentaires. Les roches sont exposées sur de grandes distances, permettant aux chercheurs de faire des observations directes. On y trouve des turbidites, de grands dépôts de sédiments formés dans le passé par des avalanches sous-marines composées de sable et de gravier. "Nous avons remarqué que ces turbidites revenaient périodiquement, environ tous les millions d'années. Nous nous sommes demandé quelles étaient les raisons de cette cyclicité, " explique Sébastien Castelltort, professeur au département des sciences de la terre de la faculté des sciences de l'UNIGE.
Les hauts et les bas des océans régulent les cycles de sédimentation
Les géologues ont concentré leur attention sur des roches sédimentaires éocènes vieilles de 50 millions d'années, et a entrepris le profilage isotopique des couches sédimentaires. "Nous avons prélevé un échantillon tous les 10 mètres, mesurer le rapport entre 13 C (isotope stable du carbone lourd) et 12 C (isotope stable du carbone léger). Le rapport entre les deux nous renseigne sur la quantité de matière organique, le principal consommateur de 12 C, qui est plus important lorsque le niveau de la mer est élevé. Les variations du rapport nous ont permis d'explorer le lien possible avec le niveau de la mer, " dit Louis Honegger, chercheur à l'UNIGE. L'équipe de recherche a découvert que les intervalles riches en turbidite étaient associés à une forte 12 niveaux C, et correspondait presque toujours à des périodes où le niveau de la mer était bas. Il semble que les cycles sédimentaires soient principalement causés par la montée et la baisse du niveau de la mer et non par la croissance épisodique des montagnes.
Lorsque le niveau de la mer est élevé, les marges continentales sont inondées sous une couche d'eau peu profonde. Puisque les rivières ne peuvent plus couler, ils commencent à déposer les sédiments qu'ils transportent sur les marges continentales. C'est pourquoi si peu de matière atteint les bassins profonds en aval. Lorsque le niveau de la mer est bas, cependant, les rivières érodent leurs lits pour abaisser l'élévation à l'embouchure; ils transfèrent leurs sédiments directement sur les talus continentaux des bassins profonds, créant une avalanche de sable et de gravier. Par conséquent, si les variations du niveau de la mer sont connues, il est possible de prévoir la présence de grandes accumulations sédimentaires créées par les turbidites, qui contiennent souvent de gros volumes d'hydrocarbures, très recherché en géologie d'exploration.
Mesurer les isotopes stables du carbone :un nouvel indicateur des roches réservoirs
La recherche offre un nouveau rôle pour l'utilisation des isotopes du carbone. "À partir de maintenant, " poursuit Castelltort, "on sait qu'en calculant le rapport entre 13 C et 12 C échantillonné dans des dépôts de pente similaires proches des continents, on peut avoir une indication du niveau de la mer, ce qui signifie qu'il est possible de prédire la distribution des roches sédimentaires dans le sous-sol."
En outre, cette mesure est relativement simple à réaliser et fournit des données précises, un véritable atout pour les sociétés scientifiques et minières. L'étude souligne également l'importance du niveau de la mer, qui sont un métronome de l'histoire sédimentaire de la Terre. "Bien sûr, " conclut Honegger, « la déformation tectonique et l'érosion sont des facteurs importants dans la formation des couches sédimentaires ; mais elles jouent un rôle secondaire dans la formation des accumulations de turbidite, qui sont principalement liés aux changements du niveau de la mer.
