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1.14 : 15. Chronostratigraphie - Événement, Magnéto, Bio - Géosciences


L'idée derrière la chronostratigraphie est de corréler les roches qui se sont formées en même temps. Ceci est utile pour reconstruire les événements et les environnements de dépôt dans l'histoire de la Terre ainsi que pour trouver des ressources comme le pétrole. Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour la chronostratigraphie, notamment : la stratigraphie événementielle, la magnétostratigraphie, la chimiostratigraphie, la biostratigraphie et la stratigraphie séquentielle. Ici, j'aborderai la stratigraphie des événements, la magnétostratigraphie et la biostratigraphie. La stratigraphie des séquences est très puissante et de nombreuses ressources à ce sujet peuvent être trouvées sur : http://sepmstrata.org/

La stratigraphie des événements consiste à identifier les effets sédimentaires d'un événement inhabituel dans plusieurs colonnes stratigraphiques. Si l'on peut démontrer que les effets ont tous été produits par le même événement, on peut raisonnablement interpréter les effets comme s'étant produits en même temps dans les différentes colonnes. Par exemple, si un volcan entre en éruption et dépose des cendres sur une vaste région, ces cendres sont conservées dans la stratigraphie, et un géologue peut démontrer que les cendres de plusieurs sections proviennent de la même éruption, alors le géologue peut créer une corrélation chronostratigraphique entre les sections. D'autres événements utiles pour la stratigraphie des événements peuvent inclure des couches de débris d'impact (par exemple à la limite Crétacé-Tertiaire), des dépôts de tsunami et parfois de grandes tempêtes.

La stratigraphie des événements présente certaines lacunes. Premièrement, il doit y avoir un événement qui affecte la stratigraphie. Pour qu'il soit utile, il doit être quelque chose qui affecte de multiples environnements de dépôt d'une manière qui produit un ensemble distinctif de caractéristiques qui peuvent être distinguées des processus de dépôt normaux. Deuxièmement, pour qu'un événement spécifique soit utile pour les corrélations, il doit avoir affecté la stratigraphie aux sites d'intérêt. Par exemple, un tsunami qui a touché la côte ouest de l'Amérique du Nord pourrait aider à corréler les dépôts côtiers du Pléistocène en Oregon et à Washington. Cependant, cela ne serait pas utile pour corréler les roches du Pléistocène en Floride car cela ne les a pas influencées. Troisièmement, s'il y a plusieurs événements, le géologue doit trier ceux qui sont en corrélation les uns avec les autres. Par exemple, s'il y a plusieurs éruptions volcaniques à des moments différents, le géologue doit évaluer quelles éruptions les lits de cendres pourraient représenter. Il peut devenir compliqué de corréler de nombreux événements. Parfois, les corrélations sont plus fiables s'il y a moins d'événements, mais alors il n'y a pas autant de liens temporels potentiels entre les colonnes stratigraphiques. Même avec ces complications, la stratigraphie des événements est un outil très précieux. Lorsque les événements sont volcaniques, les lits de cendres peuvent souvent être datés, fournissant un âge précis pour un segment de la colonne stratigraphique.

La magnétostratigraphie utilise l'aimantation préservée des roches pour la corrélation. L'aimantation provient de l'alignement des minéraux magnétiques des roches sédimentaires (et d'autres types de roches) avec le champ magnétique terrestre. Les petits minéraux magnétiques, en particulier les minéraux de la taille de l'argile, s'alignent comme de petits aimants, et lorsque le sédiment est lithifié, cette magnétisation peut être préservée. Dans les bonnes conditions, des échantillons peuvent être collectés et la direction de magnétisation mesurée. Les données peuvent être utilisées pour reconstruire la direction du champ magnétique terrestre. Ce champ magnétique peut inverser les directions en raison de la dynamique de circulation dans le noyau. En d'autres termes, parfois le champ magnétique est aligné de telle sorte que les aimants pointent vers le nord (comme ils le font maintenant et appelé « normal » dans la littérature scientifique) et parfois il est aligné de telle sorte que les aimants pointent vers le sud (appelé « inversé »). Le champ magnétique terrestre change à peu près au même moment dans le monde, de sorte que les effets sont visibles partout. Les paléomagnétistes ont étudié des roches sédimentaires et volcaniques bien datées et ont cartographié les périodes de l'histoire de la Terre où le champ magnétique était normal et inversé (voir : http://www.geosociety.org/science/timescale/). Cela fournit une référence qui peut aider à corréler les coupes stratigraphiques.

Pour corréler une série de coupes stratigraphiques à l'aide de la magnétostratigraphie, il faudrait collecter des échantillons, mesurer leurs propriétés magnétiques à l'aide de diverses techniques et évaluer s'ils ont ou non été remagnétisés. S'ils n'ont pas été remagnétisés, les changements de direction du champ magnétique terrestre peuvent souvent être interprétés à partir des résultats. Si un géologue a plusieurs sections déposées en même temps, il peut interpréter les changements de direction du champ magnétique terrestre comme s'étant produits en même temps. Malheureusement, cependant, on ne peut pas nécessairement distinguer indépendamment les nombreux intervalles normaux les uns des autres, ni les nombreux intervalles inversés. Ainsi, le géologue a besoin d'informations supplémentaires pour faire des corrélations chronostratigraphiques fiables.

La biostratigraphie est un outil extrêmement puissant pour la corrélation chronostratigraphique. La vie évolue dans le temps, avec l'émergence de nouvelles espèces et l'extinction d'autres espèces. Pour des intervalles de temps et des espèces bien étudiés, le processus d'évolution fournit un cadre temporel détaillé pour corréler les colonnes stratigraphiques. L'idée de base est pour le géologue d'identifier les fossiles dans les colonnes stratigraphiques, de les comparer aux gammes de ces organismes connues d'études précédentes, puis d'interpréter l'âge des roches à partir d'événements d'extinction et d'origine d'espèces documentés. Il s'agit d'une approche extrêmement puissante pour corréler les colonnes stratigraphiques, car chaque espèce est unique et change au fil du temps. Cependant, tous les organismes ne sont pas utiles pour la biostratigraphie.

Bonnes espèces biostratigraphiques : 1) ont des aires géologiques courtes, par ex. ils n'ont pas vécu des millions d'années et ont évolué rapidement ; 2) étaient répartis sur une vaste région de la Terre ; 3) ont été facilement conservés; et 4) étaient abondants. Ils doivent également être bien étudiés.

Les zones d'espèces bien documentées avec des temps d'origine et d'extinction distincts peuvent être définies de plusieurs manières. Une zone pourrait comprendre le temps total d'existence d'un fossile, elle pourrait comprendre le temps où deux fossiles ou plus coexistent, elle pourrait être définie comme le temps entre l'apparition d'un fossile et l'extinction d'un autre fossile, etc. Un exemple de carte de zone biostratigraphique, combiné avec des inversions magnétostratigraphiques peut être trouvé sur : http://www-odp.tamu.edu/publications/189_IR/chap_02/c2_f6.htm


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