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BERTHAULT-CROUZEL-JULIEN - Signification des cycles sédimentaires
Résumé: le Piedmont de la chaine des Pyrénées consiste en un ensemble de roches en séries répétitives. L'interprétation de ces séries en termes de stratigraphie classique parait impossible. Les expériences de Guy Berthault et Pierre Julien offrent une solution à ce problème. Elles montrent que des strates superposées d'une série peuvent résulter de facteurs mécaniques (ségrégation de particules selon leur tailles, dessiccation ), dans de l'eau immobile ou dans des courants de vitesse variable, et non de bancs successifs. Des expériences de laboratoire montrent des strates se déposant simultanément en progradation dans la direction du courant à cause de variations de vitesse du courant.
Introduction: le 3ème congrès de l'association française des sédimentologistes s'est tenu les 19 et 20 novembre 1991. Au cours de ce congrès, M. l'Abbé F. Crouzel, professeur de géologie à l'Institut Catholique de Toulouse, a présenté un article au nom de Guy Berthault et de Pierre Julien, en se référant aux expériences de laboratoire montrant que la stratochronologie doit être remplacée par une analyse séquentielle. Cette dernière méthode considère que les cycles de dépôts sédimentaires et la superposition des biozones correspondent à des transgressions et à des régressions. La reconnaissance du fait que les cycles sédimentaires correspondent à des mouvements de la mer contribue à la restauration de la crédibilité du rôle joué par le déluge biblique dans la géologie.(en particulier, il n'est plus souhaitable de faire appel à de très longues durées pour expliquer certaines formations géologiques, ndtr).
Résumé de l'article de l'Abbé Crouzel: le Piedmont est un témoin de l'érosion de la chaine pyrénéenne, à la fois pendant et après sa surrection. 17 cycles en séries répétitives peuvent être comptés pour la seule période Miocène, sur une épaisseur de 300 m. Chaque cycle, d'une épaisseur de 10 à 40 m se compose des éléments suivants:
- un épisode détritique: durant lequel des dépôts ont tracé des lignes de stratification. Composé de conglomérats à la base, plus grossiers et épais en amont qu'en aval, allant ensuite en s'amenuisant. Au-dessus se trouvent des molasses plus ou moins grossières, souvent non consolidées. Enfin, on trouve au sommet des sables, fréquemment de nature marneuse. Entre ces trois composants et au-dessus des sables, des séparations pratiquement horizontales apparaissent par endroits. Elles ne peuvent être expliquées autrement que par les différents niveaux de sédiments laissés lors du retrait des eaux, et de leur dessiccation.
- Au-dessus se trouve un épisode marneux très épais, qui comprend un mélange d'argile marneuse saupoudrée de sable et garnie d'agrégats calcaires plus nombreux au sommet, mais distribués irrégulièrement. Ils sont parfois regroupés en de petits blocs. Des trainées d'ocre rouge dues à l'oxyde ferrique indiquent une dessiccation prononcée, un arrêt dans la déposition, ainsi qu'un début de durcissement du sol.
- Enfin, un épisode calcaire lacustre, dans certaines régions, de 3 à 7 m. d'épaisseur. Les calcaires des deux séries se rejoignent parfois.
Comment peut-on expliquer la formation de ces dépôts sédimentaires en cycles répétitifs? A première vue, on peut postuler une origine tectonique, soit par des soulèvements périodiques, soit par des subsistances intermittentes du bassin, Des épisodes d'activité tectonique suivIS d'un épanchement d'eaux boueuses, puis d'une période lacustre calme se seraient succédés 17 fois pendant la souio période Miocène. Quelques observations remettent en cause cette théorie:
(i) La première est négative· ces 17 épisodes d'activité tectonique (plus, si l'on lient compte des dépôts Oligocène et Eocène) n'ont laissé aucun indice permettant d'identifier ou même de soupçonner leur existence.
(ii) La seconde est positive: les dépôts de fossiles de mammifères permettent normalement une datation do chaque cycle, mais de nouvelles découvertes de fossiles et de microtossiles ont montré une non - contemporanéité des dépôts appartenant à certains cycles, ainsi qu'une contemporanéité de dépôts appartenant à des cycles différents.
Les travaux expérimentaux de G. Berthault et P Julien fournissent une réponse au énigmes posées. Ils ont utilisé un mélange de particules sédimentaires grossières noires et de particules fines blanches et déterminé leur arrangement après leur chute, soit en milieu sec, soit en milieu aqueux, dans une eau immobile Ou après transport dans un courant.
Les expériences de laboratoire utilisèrent un canal transparent incliné. Des laminations apparurent dans un courant de 70 cm/s. Elles étaient horizontales, plus rarement obliques, et généralement parallèles au plan de base du canal. L'insertion de chicanes permet la réduction de la vitesse du courant et induit une déposition de type deltaïque. Lorsque l'eau canalisée devient plus rapide, la formation de dépôts d'alluvions reprend son rythme avec une alternance de laminations noires (particules grossières) et blanches (particules fines). En observant latéralement la formation des laminations, on remarque que les particules grossières roulent les unes par-dessus les autres, puis plongent rapidement à hauteur du front de déposition. La déposition d'alluvions se poursuit continuellement, en sorte que la formation d'une nouvelle lamination noire en amont débute avant que la précédente ne soit achevée en aval du canal (déposition simultanée de plusieurs strates). Bien entendu, le matériau devient progressivement de plus en plus fin au dessus d'un point de déposition initial: les particules blanches, plus fines, se déposent plus loin dans le canal que les particules noires avec lesquelles elles étaient initialement en contact. Le résultat, à la fin de l'expérience, est qu'en dépit des apparences, les différentes parties d'un même niveau, ne sont pas Isochrones. Enfin, si on stoppe l'appareillage pendant une période prolongée, une dessiccation prend place consécutivement au retrait de l'eau Située entre les matériaux de différente composition. C'est dans ce sens que l'on parvient à expliquer les variations d'âge pour un même ensemble en Aquitaine, de même que les lignes de séparation horizontales. Ces résultats s'appliquent aussi aux bancs côtiers sous-marins au large de Naples observés en 1885 par le sédimentologue allemand Johannes Walther.
Conclusion: un réexamen des anciens concepts de la stratigraphie s'avère nécessaire à la lumière des expériences mentionnées, ceci en conjugaison avec les données géologiques récentes. Elles révèlent la nature des facteurs physiques qui président à leur sédimentation, la ségrégation mécanique des particules selon leurs tailles et leur densité, le rôle de la vitesse du courant dans la progradation, de la dessiccation dans la formation des joints. Le principe de "continuité" ne s'applique pas ici. Le principe de superposition perd de son caractère absolu et ne garde de validité que localement. Enfin, l'étude des séries répétitives reste ouverte.