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Utilisation de la susceptibilité magnétique en sédimentologie

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Utilisation de la susceptibilité magnétique en sédimentologie

  • La susceptibilité magnétique n'est utilisée en sédimentologie que depuis les années 1990, essentiellement par l'équipe de Crick et Ellwood, dans un but de corrélation à la fois à très haute résolution (5e-6e ordre) et sur de longues distances (intercontinentales). Très récemment, la technique a été utilisée afin de reconstituer les variations eustatiques.

    ORIGINE ET NATURE DE LA SUSCEPTIBILITE MAGNETIQUE

    La susceptibilité magnétique est la mesure de la réponse d'un échantillon à un champ magnétique externe. Un corps soumis à un champ magnétique H développe une magnétisation induite M (ou aimantation) dont l'intensité et le sens dépendent de sa susceptibilité magnétique s selon la loi:

    M=s.H

    où H=champ magnétique appliqué; M= magnétisation induite; s= susceptibilité magnétique.

    La mesure de la susceptibilité magnétique concerne donc bien le magnétisme induit et non le magnétisme rémanent lié au champ magnétique terrestre.

    La susceptibilité magnétique est fonction de la nature des minéraux constituant la roche, de leur concentration et de leur taille. On distingue les minéraux diamagnétiques, qui possèdent une réponse très faible et négative, c'est-à-dire qu'ils développent une aimantation induite de sens inverse au champ magnétique appliqué et ne possèdent pas de rémanence (si le champ appliqué disparaît, la magnétisation induite disparaît également); ex: quartz, calcite (s~ -1.10-5); les minéraux paramagnétiques, qui montrent une susceptibilité positive faible sans rémanence ; ex: argile, pyrite, dolomite (s~ 1.10-4); et enfin, les minéraux ferrimagnétiques qui possèdent une susceptibilité élevée et conservent une certaine aimantation après l'arrêt du champ magnétique externe; ex: magnétite, hématite, goethite, pyrrhotite (s~ 6.10-3).

    UTILISATION SEDIMENTOLOGIQUE

    En sédimentologie, on mesure la susceptibilité totale: les échantillons ne doivent donc pas être orientés. Le signal mesuré est divisé par la masse de l'échantillon et on obtient donc une susceptibilité magnétique spécifique (m3/kg). Les facteurs influençant cette susceptibilité sont les suivants:

    • les variations du niveau marin: durant une baisse du niveau marin, le niveau de base des systèmes fluviatiles chute, entraînant une augmentation de l'érosion et de l'apport détritique au bassin de sédimentation: la susceptibilité augmente; durant une transgression, inversément, la susceptibilité diminue;
    • les variations climatiques: une augmentation de la pluviosité provoque un afflux de détritiques dans le bassin et donc une augmentation de la susceptibilité;
    • la pédogenèse est un processus qui favorise la formation de minéraux ferrimagnétiques et provoque donc une augmentation de la susceptibilité;
    • les phénomènes tectoniques: un rajeunissement du relief amène une reprise d'érosion et une augmentation de la susceptibilité.

     Il faut également examiner si des facteurs non-environnementaux ne sont pas susceptibles d'influencer la susceptibilité:

    • la diagenèse: sous des conditions réductrices, les oxydes de fer disparaissent partiellement: ceci entraîne une diminution du signal, mais pas sa disparition;
    • les éruptions et impacts météoritiques: ce sont des événements relativement instantanés et le signal sera dilué;
    • les apports biogéniques (bactéries, algues): c'est un apport relativement faible par rapport à la magnétite détritique;
    • la bioturbation: son effet dépend de la résolution à laquelle on travaille. La bioturbation remanie les sédiments (et les minéraux porteurs du signal) à l'échelle du banc.

     Les principales applications sédimentologiques sont donc:

    • la reconstitution des variations du niveau marin;
    • la corrélation de coupes par des courbes de susceptibilité présentant des pics isochrones et indépendants du faciès; la résolution obtenue est en général supérieure à celle des corrélations paléontologiques;
    • l'identifiation de variations climatiques, si l'on combine la méthode avec d'autres techniques indépendantes susceptibles de permettre une reconstitution des variations du niveau marin (analyse des faciès).

    Fig. III.1: un exemple d'utilisation de la susceptibilité magnétique dans l'élaboration d'une courbe bathymétrique: la Formation de Lustin à Tailfer (d'après da Silva & Boulvain, 2002).

    Pour en savoir plus:

    • R.E. Crick, B.B. Ellwood & A.E. Hassani, 1994. Integration of biostratigraphy, magnetic susceptibility and relative sea-level change: a new look at high resolution correlation. Subcomm. on Devonian Stratigraphy newsletter, 11, 59-66.
    • R.E. Crick, B.B. Ellwood, R. Feist, A. El Hassani, E. Schindler, R. Dreesen, D.J. Over & C. Girard, 2002. Magnetostratigraphic susceptibility of the Frasnian/Famennian boundary. Palaeogeog., Palaeoclim., Palaeoecol., 181, 67-90.
    • A-C. da Silva & F. Boulvain, 2002. Sedimentology, magnetic susceptibility and isotopes of a Middle Frasnian carbonate platform: Tailfer section, Belgium. Facies, 46, 89-102.
    • A-C. da Silva & F. Boulvain,, 2006. Upper Devonian carbonate platform correlations and sea level variations recorded in magnetic susceptibility. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 240, 373-388.

    source .

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