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Grandes coupures cycliques

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Grandes coupures cycliques

  • Les cycles sont visibles à diverses échelles.

    Si un cycle est du à des phénomènes dont le périodisme est reconnu sur de vastes régions, il servira de marqueur global (exemples : cycles orogénique et eustatique).

    La mobilité de l’écorce terrestre va subir d’intenses déformations et ainsi, former des montagnes dans certaines régions du monde. Par exemple : subduction océan/continent ou subduction continent/continent à l’emplacement de zone océanique disparue.

    Une fois le relief formé, il va être soumis à l’érosion. On obtiendra des surfaces d’érosion où se posent de nouvelles couches et mettant en place une surface de discordance. Une telle surface s’accompagne d’un changement de géométrie des dépôts ou par l’absence de dépôts.  Le hiatus (la discordance) est mesurable selon les évènements historiques et selon les régions observées par rapport à la déformation.

    Ce cycle pourrait se répéter plusieurs fois.

    On a un cas double d’orogenèse. On pourra dater les coupures par datation absolue ou corrélation.

    L’orogenèse est un phénomène continu.

    Un cycle peut commencer quand un s’affiche ou quand l’autre prend la suite.

    Un cycle eustatique est visible par une séquence faciès : un enchaînement vertical de dépôts reflétant l’évolution au cours du temps d’un moment et d’un type global.

    Pour étudier les terrains et les cycles on a besoin des données de surface mais aussi des données de sub-surface. Ces dernières données sont obtenues par différentes méthodes.

     

    1\ Le cas des méthodes sismiques.

     

    Cette méthode est très importante pour les explorations pétrolières. On va établir la géométrie tridimensionnelle d’un bassin pour comprendre la structure et la répartition des ensembles sédimentaires dans le bassin en question.

    Cette méthode repose sur une analyse de la propagation dans l’écorce d’un train d’ondes. La vitesse de propagation est différente selon le terrain traversé. Ces ondes se réfléchissent sur les discontinuités lithologiques, les surfaces de stratification, les failles et les discordances. Ces ondes permettront de créer des profils sismiques.

    Pour interpréter ces profils, on aura besoin de connaître les types de relations géométriques existant entre les récepteurs :

    -          Onlap : relation discordante entre un ensemble jeune de strates horizontales biseautées sur une surface ancienne inclinée. Dans l’ensemble jeune, les couches les plus récentes débordent sur les anciennes.

    -          Downlap : relation basale discordante entre un ensemble jeune à strates inclinées par rapport à une surface moins jeune et moins inclinée. Les couches jeunes vont vers les couches les plus anciennes.

    -          Toplap : contact biseauté entre les couches initialement inclinées et la surface de base érosive (biseau sommital en franges). Si la surface est très irrégulière, c’est que l’on a eu des troncatures par l’érosion.

    -          Offlap : dispositif de couches successives inclinées.

    Cette hiérarchisation et distinction d’ensembles concordants ne devraient avoir aucune importance en sédimentologie mais en dynamique sédimentaire.

    Par exemple, un onlap montre un espace regardant vers les continents pendant une hausse du niveau marin. Un toplap est témoin d’une exondation. Un downlap est associé à une période de stabilité d’un milieu marin avec les biseaux de dégradation.

    Si l’on regarde la partie supérieure de chaque récepteur, on a le niveau de la mer d’époque.

     

    L’utilisation des données sismiques est la sismo-stratigraphie. Elle est basée sur des études des relations géométriques des réflecteurs sismiques  elle est fondamentale pour les études des bassins.

    Si à la sismo-stratigraphie, on rajoute les données de la lithostratigraphie, on entre dans la stratigraphie séquentielle.

    Les concepts de la stratigraphie séquentielle ne sont pas nouveaux. Il y avait des hypothèses pour les variations globales ou régionales des niveaux marins et pour l’organisation des niveaux stratigraphiques dès le 19ème siècle.

    Seus a proposé le mot « eustatique » pour « changements globaux ».

    Les séries sédimentaires s’organisent en une succession logique de séquences contrôlées par les fluctuations du niveau relatif des mers.

    L’unité de base en sismo-stratigraphie est la séquence génétique de dépot. Cette séquence correspond à un ensemble sédimentaire dont l’architecture est contrôlée par les variations eustatiques, tectoniques et les limites sont les surfaces de discontinuité.

    Une série génétique de dépôt est l’ensemble sédimentaire lors d’un cycle complet de variation du niveau relatif des mers ( la période qui commence par une transgression et qui finie par une régression).

    A l’échelle du bassin, ces séquences sont constituées de « systèmes de dépôts » ou de « cortèges sédimentaires ». Les séquences de faciès et les systèmes de dépôt ont une signification génétique : ils renseignent sur les éléments à l’origine de leur formation.

    Sur ces deux documents, on peut voir des limites de faciès irrégulières :

    - Les lignes fines numérotées sont des limites de prismes sédimentaires mais aussi, des lignes isochrones.

    - Les lignes ondulées fines (comme entre B et C) sont des discontinuités séparant des cortèges sédimentaires (systems trads).

    - Les lignes ondulées épaisses sont des discontinuités ou discordances séparant les surfaces génétiques de dépôt.

     

    On va distinguer quatre types de cortèges :

    -          Cortèges de bas niveau marin (B). On a une période de comblements en bas niveau marin terminée par une surface de transgression (ou 1ère inondation). Sur le dessus, on trouvera un dispositif en onlap.

    -          Montée de niveau marin : intervalle transgressif qui est terminé par une surface d’inondation maximale (limite de C et D).

    -          Prisme de haut niveau marin. Il y a une sédimentation à la fin de la montée eustatique. Son étal et la baisse du niveau marin (fin de la séquence 2) montrent des dépôts en offlap.

    -          Prisme de bordure de plate-forme (commence le cycle suivant).

    La stratigraphie sismique montre que la séquence de dépôt a une valeur stratigraphique.

    Ce document est un diagramme chrono-stratigraphique (ou digramme de Wheeler) d’une séquence de dépôt. En ordonnées, on a les temps en million d’années (attention, ce n’est pas la profondeur comme sur les autres schéma).

    Les cortèges sont bien individualisés et les hiatus dus à l’érosion ou l’absence de dépôts sont bien visibles.

    En aucun point de la plate-forme ou du bassin on n’a succession complète des dépôts.

    Le diagramme montre que dans un cortège sédimentaire, les lignes séparant les prismes sédimentaires sont des lignes sédimentaires (horizontales). Certaines limites de cortèges sont diachrones à transgression faible ou remplissage partiel du bassin. Les limites de séquences ne sont pas des surfaces isochrones mais quand elles concordent avec les limites des séquences inférieures ou supérieures, elles peuvent être datées.  On pourra ainsi calculer la durée de la séquence.

    Plus le hiatus de sédimentation est important, plus le changement de niveau relatif des mers a été élevé. Les changements sont contrôlés par l’eustatisme, la subsidence marine, le taux de sédimentation : il apparaît ainsi une notion de cycle où chaque séquence correspondrait à un super cycle.

    Chaque cortège sédimentaire entraîne une variation faible du niveau marin. Une séquence génétique est limitée par de fortes baisses du niveau marin. Ces cycles sont sur tous les plateaux continentaux et provoquent des modifications de l’eustatisme.

     

    Au cours du phanérozoïque, on a observé deux cycles de 1er ordre (des cycles tecto-eustatique) et 13 cycles de deuxième ordre (changement de volume des rides océaniques).

    Par la visualisation de phénomènes sédimentaires au niveau des bassins, les techniques sismiques ont permis de comprendre le contrôle de la sédimentation et quel était le rôle prépondérant du niveau marin.

     

    La sismo-stratigraphie est une discipline de synthèse intégrant les informations sur la sédimentation, la tectonique et l’eustatisme. Aux données sismiques ont été corrélées celles obtenues par forage, ce qui a permis de préciser les diagrammes de cycles eustatiques.

     

    Finalement, on peut dire que le jalonnement du temps en géologie repose sur l’analyse de la superposition des couches, la corrélation sur le principe de la continuité. Par la suite, on peut avoir des difficultés pour corréler les strates trop éloignées. On a donc construit des échelles des temps. Les barreaux sont des lignes isochrones et leur datation est basée sur des évènements identifiables à valeur universelle.

    On a des échelles différentes dont les barreaux seront corrélés avec plus ou moins de succès.

    Echelle lithostratigraphique.

    Sur le faciès, on a une unité de base qui est la formation : c’est un ensemble lithologique particulier à limites reconnues mais pas isochrones.

     

    Echelle biostratigraphique.

    Les subdivisions sont faites à partir du contenu fossilifère. L’unité de base est la biozone.

     

    Echelle géochronologique.

    Cette échelle tient compte du temps écoulé (radiométrie). L’unité est l’âge. C’est une unité abstraite exprimant un laps de temps écoulé depuis notre époque.

     

    Echelle chronostratigraphique.

    Cette échelle va subdiviser les ensembles de couches de l’écorce terrestre en strates sédimentaires correspondant à des intervalles de temps. L’unité est ici l’étage. Un étage est un terrain caractérisé par une faune donnée avec un terrain donnée. Il est défini par le contenu paléontologique et limité à la base et au somment par des extinctions.

     

    La durée des dépôts est exprimée par durée géochronologique.

    L’exemple du Viséen (unité stratigraphique) : ensemble de couches mixtes entre 352MA et 333MA (différence de 19MA). Un étage est caractérisé par une série stratigraphique définie en un lieu où la série est complète, avec des limites bien définies. Les coupes de référence sont appelées des stratotypes. Dans le cas du Viséen, le stratotype est à Visé, en Belgique.

    Le choix de la limite exacte d’un étage est primordial. Le comité stratigraphique international met au point une échelle stratigraphique globale standard. Les unités sont définies par le « golden spike » (ou clou d’or) à la base de l’unité chronostratigraphique. Entre deux golden spike, on a le stratotype de la limite.

    D'apres : http://coursgeologie.com/goto.php?url=goto.php?url=http%3A%2F%2Fbiodeug.com%2Fnew%2Findex.php

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