Le grès Torridon dans le nord-ouest de l'Écosse préserve six kilomètres de sédiments fluviaux de l'époque précambrienne. Mais quel genre d'événements géologiques ont pu laisser leur empreinte pour que les chercheurs trouvent 1 milliard d'années plus tard ?

Curieusement, il ne s'agissait pas de grandes inondations ou de changements de cap spectaculaires, mais uniquement du rampement régulier des dunes de sable au fond de la rivière. En réalité, l'équivalent de quelques mois seulement.

Cette banalité des dépôts fluviaux, ou strates fluviales, a laissé les géologues perplexes pendant près d'un siècle. Étant donné le peu d'histoire d'une rivière qui est préservée, les chercheurs trouvent étrange que les enregistrements de la banalité prédominent, plutôt que des preuves des événements les plus extrêmes. Nouvelle recherche publiée dans la revue Lettres de recherche géophysique , révèle les processus qui peuvent finalement expliquer cette énigme.

L'étude menée par Vamsi Ganti, professeur adjoint de géomorphologie à l'UC Santa Barbara, touche à l'un des débats les plus anciens dans le domaine de la géologie :le catastrophisme contre l'uniformitarisme. C'est-à-dire, si les archives géologiques ont tendance à être davantage influencées par les grands, événements peu fréquents ou par des événements petits mais communs.

En ce qui concerne les dépôts fluviaux, le catastrophisme a un argument assez intuitif. "Si la probabilité qu'un événement soit préservé est faible, alors ce qui est préservé devrait être en quelque sorte spécial, " expliqua Ganti. Cependant, les scientifiques découvrent que ce n'est tout simplement pas vrai, même si moins de 0,0001 % du temps écoulé est conservé.

"C'est la raison pour laquelle nous appelons cela l'étrange banalité des strates fluviales, " dit Ganti, "parce qu'il est étrange que les événements préservés soient si ordinaires même si la conservation du temps est si extraordinaire."

La morphologie des rivières tend à s'auto-organiser en une hiérarchie de niveaux, ce que Ganti et ses collègues croyaient être la clé pour comprendre cette étrange banalité. Les ondulations et les dunes se déplacent sur le fond des rivières de l'ordre des minutes et des heures. Le mouvement des bancs de sable se fait au fil des mois et des années, tandis que les rivières serpentent et sautent leurs rives au fil des années et des siècles. A l'extrémité la plus extrême, les changements du niveau de la mer peuvent accélérer l'érosion ou favoriser la sédimentation au cours des millénaires.

Heureusement, les scientifiques comprennent comment chacun de ces phénomènes apparaît dans les archives stratigraphiques sur la base d'observations modernes. Il s'avère que ces caractéristiques varient en taille, des ondulations d'une hauteur d'un pouce à l'érosion induite par le niveau de la mer qui peut éroder des centaines de mètres de sédiments.

Ganti et ses collègues ont construit un modèle probabiliste pour tester leur hypothèse. Ils ont découvert que si tous les processus fluviaux se produisent aux mêmes échelles, seuls les événements les plus extrêmes sont préservés. Cependant, dès qu'ils ont introduit une hiérarchie, les sédiments des processus ordinaires ont commencé à combler l'érosion causée par des phénomènes d'un niveau supérieur.

Le mystère était résolu. « Tant que vous avez une organisation hiérarchique en dynamique fluviale, tes strates seront ordinaires, " dit Ganti.

Les scientifiques connaissent depuis longtemps ces différents niveaux hiérarchiques de la morphologie fluviale, mais personne ne les avait liés directement à l'ordinaire des strates fluviales jusqu'à présent, Ganti a expliqué. Avant ces résultats, les sédimentologues étaient un peu comme les premiers biologistes qui connaissaient la taxonomie - les espèces, genres, des familles, etc.—sans comprendre la théorie de l'évolution qui explique la dynamique qui les relie.

Les événements à un niveau peuvent accumuler des sédiments - auquel cas ils sont préservés - ou ils peuvent éroder les sédiments, qui sera ensuite comblé par des événements ordinaires un niveau plus bas. Donc, tandis que certains événements extrêmes sont préservés, les phénomènes communs dominent l'enregistrement stratigraphique.

Ganti s'est également rendu compte que les délais relatifs sur lesquels les niveaux évoluent déterminent ce qui est préservé. Par exemple, prendre les taux relatifs de migration fluviale versus avulsion, ou combien de fois la rivière saute ses rives. "Si votre migration est rapide et votre avulsion peu fréquente, puis vous retravaillez vos acomptes, " a expliqué Ganti. Ces systèmes ont tendance à ne conserver que les élévations de canaux les plus extrêmes. " Cependant, quand tu as une avulsion, vous ne pouvez plus retravailler ce dépôt parce que vous avez sauté vers un nouvel emplacement."

Avec cette compréhension, les scientifiques peuvent désormais utiliser des strates pour comparer la vitesse à laquelle chaque niveau évoluait lorsqu'une rivière était réellement active. En réalité, les résultats confortent les conclusions de l'étude précédente de Ganti, où il avait démontré que les rivières précambriennes auraient pu être similaires au monocanal, rivières sinueuses que nous connaissons aujourd'hui.

Les scientifiques en ont longtemps douté car il n'y avait aucune preuve conservée dans les archives stratigraphiques. Beaucoup ont fait valoir que ces rivières auraient eu besoin de plantes pour sécuriser leurs rives, et les plantes terrestres n'avaient pas encore évolué. Mais plutôt que de ne pas avoir de migration, en vérité, il est probable que ces rivières serpentaient si souvent que leurs strates ne cessaient de s'effacer. En effet, d'autres scientifiques ont découvert que les rivières dans les paysages sans végétation migrent 10 fois plus vite que celles avec de la végétation.

Les découvertes de Ganti ont également des ramifications pour le monde moderne, où le changement climatique et l'élévation du niveau de la mer modifient le comportement des principaux systèmes fluviaux. Pour comprendre notre avenir, de nombreux scientifiques examinent les dépôts des rivières pendant le maximum thermique paléocène-éocène, lorsque les températures moyennes ont brusquement grimpé de 5 à 8 degrés Celsius, comparable au changement climatique moderne. Les preuves suggèrent que les rivières étaient plus mobiles à l'époque, et maintenant nous avons les outils pour déterminer pourquoi.

"Nous savons que l'apport de sédiments aux rivières est en train de changer en raison des changements induits par l'homme. Mais ce que nous ne savons pas, c'est sur quelle trajectoire nous envoyons les rivières à long terme, " dit Ganti.

« Allons-nous simplement augmenter les taux de migration ? Allons-nous rendre les avulsions plus fréquentes ? Cette différence compte, parce qu'il détermine l'histoire des inondations et où vous vous développez dans les décennies et les siècles à venir."