Contrôle des variations de l’apport sédimentaire sur les séquences deltaïques de l’Éocène inférieur

Contexte académique

Dans les études géologiques, la formation des séquences sédimentaires est généralement considérée comme étant contrôlée par les variations de l’espace d’accommodation (accommodation space), tandis que les variations de l’apport sédimentaire (sediment supply) sont souvent négligées. Cependant, les variations de l’apport sédimentaire peuvent jouer un rôle important dans la formation des séquences sédimentaires, en particulier dans un contexte de changement climatique. Cette étude vise à explorer le rôle des variations de l’apport sédimentaire dans le contrôle des séquences deltaïques de l’Éocène inférieur, en particulier dans un environnement de dépôt marin peu profond du bassin de Tremp (Espagne).

Le contexte de l’étude repose sur la question suivante : pendant l’Optimum Climatique de l’Éocène Précoce (EECO), le réchauffement climatique global, l’augmentation des concentrations de CO2 atmosphérique et l’absence de glace aux pôles ont prévalu. Cette période a également été marquée par plusieurs événements hyperthermaux (hyperthermal events), qui ont entraîné le rejet massif de carbone appauvri en isotopes dans le système océan-atmosphère, influençant ainsi le climat global et l’apport sédimentaire. Cette étude analyse les enregistrements sédimentaires du bassin de Tremp pour explorer comment ces événements climatiques ont influencé la formation des séquences deltaïques en modifiant l’apport sédimentaire.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par Romain Vaucher et ses collaborateurs, issus de plusieurs institutions de recherche, notamment le Département des Sciences de la Terre de l’Université de Genève, l’Institut des Sciences de la Terre de l’Université de Lausanne, et le Département de Géologie de l’Université Autonome de Barcelone. L’article a été publié en ligne le 9 octobre 2024 dans la revue Geology, sous le titre Sediment supply variation control on lower Eocene delta sequences (Tremp basin, Spain).

Méthodologie et résultats

1. Zone d’étude et analyse stratigraphique

La zone d’étude est située dans le bassin de Tremp en Espagne, un bassin d’avant-pays situé au sud des Pyrénées, formé lors de la collision entre les plaques ibérique et eurasienne. L’équipe de recherche a mesuré une section stratigraphique de 644 mètres d’épaisseur près de la rivière Río Ésera, et a décrit en détail les faciès sédimentaires, les contenus fossiles et les structures sédimentaires.

Les principales unités stratigraphiques étudiées comprennent le calcaire de Morillo et la formation de Castigaleu, qui enregistrent un environnement de dépôt marin peu profond durant l’Éocène inférieur (environ 52,2 à 50,6 millions d’années). L’équipe a établi un cadre chronostratigraphique pour ces unités en utilisant des méthodes de magnétostratigraphie et de biostratigraphie.

2. Analyse des faciès sédimentaires et géochimie

L’équipe a analysé les isotopes du carbone organique (δ13Corg) de 293 échantillons de roche pour reconstruire un enregistrement paléoclimatique. Les variations des valeurs de δ13Corg ont été utilisées pour identifier les excursions isotopiques du carbone (CIE), qui correspondent à des événements climatiques globaux, tels que les événements hyperthermaux. De plus, l’équipe a utilisé un Rock-Eval 6 pour analyser la teneur en matière organique, l’indice d’hydrogène (HI), l’indice d’oxygène (OI) et la température maximale de pyrolyse (Tmax) des échantillons, afin d’évaluer la source et la maturité de la matière organique.

3. Environnement de dépôt et analyse des séquences

Les résultats montrent que l’environnement de dépôt du bassin de Tremp était principalement constitué de dépôts de front deltaïque et de prodeltas. Les dépôts de front deltaïque sont dominés par des grès épais, tandis que les dépôts de prodeltas sont principalement constitués de mudstones fins. L’équipe a identifié plusieurs séquences sédimentaires à court terme (séquences S) et des séquences élémentaires à plus petite échelle (séquences E), reflétant les processus de progradation et de rétrogradation du delta.

4. Relation entre les événements climatiques et l’apport sédimentaire

L’étude a révélé que les phases de progradation du delta étaient étroitement liées aux excursions négatives du carbone isotopique (CIE), qui correspondent aux événements hyperthermaux. Ces événements ont entraîné un réchauffement climatique et une augmentation des précipitations, augmentant ainsi l’apport de sédiments terrigènes. À l’inverse, les excursions positives du carbone isotopique correspondent à des périodes plus froides, où l’apport sédimentaire diminue et le système deltaïque se rétrograde.

Conclusion et implications

Cette étude démontre que, pendant l’Éocène inférieur, les séquences deltaïques du bassin de Tremp étaient principalement contrôlées par les variations de l’apport sédimentaire, plutôt que par les variations de l’espace d’accommodation. Cette découverte souligne l’importance des changements climatiques sur les systèmes sédimentaires, en particulier dans un contexte de fluctuations climatiques à haute fréquence. Les résultats fournissent une nouvelle perspective sur les mécanismes de formation des systèmes sédimentaires marins peu profonds et offrent une référence importante pour l’interprétation future des séquences sédimentaires.

Points forts de l’étude

1. Rôle dominant de l’apport sédimentaire : Cette étude est la première à démontrer systématiquement le rôle dominant des variations de l’apport sédimentaire dans la formation des séquences deltaïques, en particulier dans un contexte de changement climatique.
2. Enregistrement climatique à haute résolution : Grâce à l’analyse des δ13Corg, l’équipe a reconstruit un enregistrement climatique à haute résolution et l’a comparé aux événements climatiques globaux.
3. Approche multidisciplinaire : L’étude combine des méthodes de sédimentologie, de géochimie et de stratigraphie, offrant une compréhension complète des mécanismes de formation des séquences sédimentaires.

Autres informations pertinentes

Cette étude révèle également l’impact direct des événements hyperthermaux sur l’apport sédimentaire. Ces événements, en modifiant le cycle hydrologique et les taux d’érosion, ont significativement augmenté l’apport de sédiments terrigènes. Cette découverte fournit de nouvelles preuves pour comprendre les effets à long terme des changements climatiques globaux sur les systèmes sédimentaires.

En conclusion, cette étude, à travers une analyse détaillée des enregistrements sédimentaires et des données géochimiques, met en lumière le rôle clé des variations de l’apport sédimentaire dans la formation des séquences deltaïques, offrant un soutien théorique important pour les futures recherches en sédimentologie.