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1.11 : 12. Interprétation des colonnes stratigraphiques - Géosciences


Étape 1 : Diagnostic des structures sédimentaires

Rechercher des structures sédimentaires caractéristiques d'un environnement ou d'un processus spécifique

Exemples:

  • stratification croisée bosselée - vagues plus courants (tempêtes)
  • ondulations des vagues (vs ondulations actuelles) - vagues (eau stagnante)
  • stratification croisée en chevrons - écoulement bidirectionnel sur des heures ou plus (marées)
  • surfaces de réactivation - remodelage des formes de lit en raison des changements de débit (marées)
  • rideaux de boue en grès - arrêts d'écoulement (marées)
  • séquence bouma - ralentissement rapide du débit (courant de turbidité)
  • fissures de boue - contrats de boue (exposés à l'air)
  • moulages de racines - à partir de plantes, généralement des plantes terrestres (terrestres)
  • stratification croisée à faible ondulation avec gradation inversée - (ondulations éoliennes)
  • dunes hautes d'un mètre en sable fin - (dunes éoliennes)
  • diamictites - coulée laminaire - (coulées de débris, coulées de boue, fonte des glaces)
  • diamictites à clastes et stries facettées - (glaciaire)
  • pierres isolées (ou gouttes) dans du schiste laminé - gros grains transportés sur un radeau au-dessus d'un environnement calme (icebergs; arbres possibles)

Étape 2 : Interprétation environnementale provisoire

Évaluez les relations entre ces structures sédimentaires distinctives dans la colonne stratigraphique.

  • Y a-t-il plusieurs indicateurs de vagues ou de tempêtes ?
  • Existe-t-il plusieurs indicateurs de marées ?
  • Existe-t-il plusieurs indicateurs de sédiments déposés par le vent?
  • Existe-t-il plusieurs indicateurs d'activité glaciaire ?

Évaluez le ou les environnements dans lesquels ces processus se produisent le plus souvent pour développer une interprétation environnementale provisoire (ou une hypothèse environnementale).

Étape 3 : Cohérence avec les autres fonctionnalités

Comparez votre hypothèse environnementale aux caractéristiques impliquées par d'autres structures sédimentaires dans la colonne et évaluez si elles sont cohérentes avec votre interprétation environnementale provisoire.

  • Exemples d'autres structures sédimentaires :
    • Stratification croisée en creux
    • Stratification croisée planaire
    • Laminage croisé en cours d'ondulation
    • Laminage plan

Évaluez si votre interprétation environnementale provisoire est compatible avec la présence de ces autres structures sédimentaires. Si elle n'est pas cohérente, évaluez comment vous pouvez réviser votre hypothèse environnementale pour prendre en compte ces autres caractéristiques.

Exemple : turbidites vs gisements du chenal fluvial

Si vous avez émis l'hypothèse qu'un ensemble de grès à collage ascendant étaient des turbidites (qui ont une stratification plane et une stratification croisée actuelle), mais qu'il existe également une stratification transversale en creux dans un certain nombre de lits, demandez-vous s'il existe un moyen de stratification transversale en creux pour forme dans les turbidites. La réponse est que la stratification croisée en creux est TRÈS rare à absente, c'est pourquoi la stratification croisée en creux ne fait pas partie de la séquence de faciès Bouma définie pour les turbidites.) Vous chercheriez alors un autre environnement qui comprend des grès à stratification plane et ondulations actuelles. Les canaux fluviaux ont souvent ces caractéristiques. Les turbidites et les canaux fluviaux ne se forment pas dans les environnements voisins (voir l'étape 5 ci-dessous), il est donc peu probable que les deux soient présents. Vous voudrez donc revenir aux étapes 1 à 3 pour identifier une interprétation environnementale provisoire plus cohérente.

Exemple : turbidites vs dépôts d'orage

Si vous avez émis l'hypothèse qu'un ensemble de grès affinés vers le haut étaient des turbidites (qui ont une stratification plane et une stratification croisée actuelle), mais qu'il existe également des ondulations d'ondes dans un certain nombre de lits, demandez-vous s'il existe un moyen pour les ondulations d'ondes de se former dans les turbidites . La réponse est non car les turbidites sont des écoulements unidirectionnels. Cependant, les vagues et les tempêtes peuvent influencer les sédiments dans les mêmes environnements qui produisent des courants de turbidité. Par exemple, les lacs et l'océan peuvent avoir les deux dans des environnements au-dessus de la base des ondes de tempête. Ainsi, la présence d'ondulations de vagues dans certains lits qui contiennent principalement des caractéristiques de turbidite suggère que des vagues étaient AUSSI présentes dans cet environnement. Ainsi, votre interprétation environnementale n'a pas besoin d'être révisée de manière significative. Au contraire, il peut être étendu pour inclure à la fois les turbidites et les vagues.

Étape 4 : Évaluation verticale

Évaluez comment la séquence verticale des structures sédimentaires change pour affiner ou corriger vos interprétations environnementales.

  • Les structures se présentent-elles selon un modèle distinctif qui suggère un environnement de dépôt ?
    • Y a-t-il une surface d'érosion suivie d'une stratification des dunes suivie d'un laminage d'ondulation suivi d'un horizon enraciné ? (Ensuite, il peut s'agir de chenaux de rivière ou de chenaux de marée s'il existe des indicateurs de courants de marée.)
    • Les structures suggèrent-elles un environnement qui s'étend de l'eau calme et profonde vers un système fluvial ? (Ensuite, il pourrait s'agir d'un delta qui se transforme en eau stagnante.)

Parfois, les principales caractéristiques du transport sédimentaire changent avec le temps. Par exemple, un environnement influencé par les tempêtes peut devenir plus dominé par les marées au fil du temps à mesure que la géométrie du littoral change, que le climat change ou que le niveau relatif de la mer change. Ces trois éléments peuvent également changer en même temps, car le climat et le niveau de la mer sont étroitement liés les uns aux autres, et les rivages réagissent aux processus changeants de transport des sédiments.

Étape 5 : La loi de Walther

Utilisez la loi de Walther pour affiner vos interprétations environnementales et vérifier si elles sont raisonnables. Il y a deux façons d'aborder cela : tester votre hypothèse en commençant par vos prédictions, ou en commençant par les données de la colonne stratigraphique et voir si vous obtenez des environnements raisonnables les uns à côté des autres.

Testez votre hypothèse environnementale

Si vous avez une bonne image mentale de vos environnements hypothétiques, voici un processus utile :

  1. Dessinez une vue en coupe ou en carte (ou les deux) qui inclut tous vos environnements hypothétiques. Assurez-vous qu'il s'agit d'un paysage raisonnable, par ex. quelque chose qu'il serait raisonnable de voir sur une image satellite. En d'autres termes, ne dessinez pas de rivières qui coulent en amont ou de lacs sur les sommets des montagnes, etc.
  2. Indiquez des choses comme la profondeur relative de l'eau et les caractéristiques du transport des sédiments dans chaque zone. Incluez les structures sédimentaires que vous prévoyez se former.
  3. Comparez ces environnements à votre colonne stratigraphique. Commencez par l'intervalle de la colonne dans lequel vous avez le plus confiance pour votre interprétation environnementale. Marquez cet environnement sur votre coupe transversale ou votre carte. Montez (ou descendez) ensuite dans la colonne jusqu'au faciès suivant (type de roche) et marquez l'environnement qu'il représente sur votre coupe ou carte.
  4. Évaluez si les deux points sont cohérents avec la loi de Walther. Tracez une ligne du premier environnement au second. Cette ligne traverse-t-elle un environnement de dépôt absent de votre colonne stratigraphique ? Si la réponse est oui:
    • Comment réconcilier l'environnement manquant ?
    • Y a-t-il des éléments que vous avez manqués dans la colonne stratigraphique qui auraient pu être déposés dans cet environnement ?
    • Y a-t-il une surface d'érosion entre les deux faciès dans la colonne stratigraphique ?
  5. Révisez votre interprétation de votre environnement de dépôt ou des faciès de votre colonne stratigraphique jusqu'à ce qu'ils soient cohérents les uns avec les autres. N'ignorez cependant pas les structures sédimentaires dans la colonne stratigraphique car ce sont les données qui conduiront à une interprétation appropriée. Révisez votre coupe transversale ou votre carte de manière appropriée.
  6. Répétez les étapes 3 à 5 jusqu'à ce que vous ayez marqué tous les faciès de votre colonne stratigraphique sur votre coupe transversale ou votre carte et que toutes les incohérences soient résolues. Parfois, des incertitudes subsistent car l'enregistrement de la roche n'enregistre pas tout et nous manquons des fonctionnalités lorsque nous collectons les données. S'il y a encore des incohérences, notez-les et pourquoi vous n'avez pas pu les résoudre. Par exemple, s'il existe un ensemble de stratification croisée en creux dans une séquence qui se compose autrement de turbidites et de dépôts d'orage, vous pouvez noter l'endroit où il se produit et fournir une interprétation provisoire du pourquoi, par ex. peut-être que la vitesse d'écoulement était suffisamment constante pour produire des dunes, même si cela se produit rarement dans les courants de turbidité.

Recréez des environnements à partir de votre colonne strat

Si vous avez du mal à créer une image mentale de vos environnements hypothétiques, voici un processus utile :

  1. Commencez par l'intervalle de la colonne strat dans lequel vous avez le plus confiance pour votre interprétation environnementale. Dessinez cet environnement sur une carte ou dans une coupe transversale. Par exemple, s'il y a des grès et des mudstones interstratifiés et que les grès ont des caractéristiques cohérentes avec les séquences de Bouma, dessinez un plan d'eau stagnant avec une pente d'un côté.
  2. Indiquez des choses comme la profondeur relative de l'eau et les caractéristiques du transport des sédiments dans chaque zone. Incluez les structures sédimentaires que vous prévoyez se former.
  3. Ensuite, montez (ou descendez) dans la colonne jusqu'au faciès suivant (type de roche) et dessinez l'environnement qu'il représente sur votre coupe ou carte, en indiquant à nouveau la profondeur relative de l'eau, les processus de transport des sédiments et les structures sédimentaires indiquées par le données des colonnes stratigraphiques.
  4. Évaluez si les deux environnements sont compatibles avec la loi de Walther. Sont-ils généralement côte à côte dans un paysage ? Si la réponse est oui, passez au faciès suivant dans la colonne strat (retournez à 3). Si la réponse est non, évaluez si l'une d'entre elles est possible :
    • Vous avez manqué un environnement représenté dans votre colonne stratigraphique ? Cet environnement se situe-t-il entre les deux que vous avez dessinés dans votre coupe transversale ou votre carte ?
    • Y a-t-il une discordance dans votre colonne stratigraphique qui signifierait que la loi de Walther ne s'applique pas ? L'érosion aurait-elle pu être causée par les écoulements dans le milieu « manquant » ?
    • L'une de vos interprétations environnementales est-elle fausse ? Quoi d'autre cela pourrait-il être?
  5. Révisez votre interprétation de votre environnement de dépôt ou des faciès de votre colonne stratigraphique jusqu'à ce qu'ils soient cohérents les uns avec les autres. Révisez votre coupe transversale ou votre carte de manière appropriée.
    • Exemple: Supposons que vous interprétiez les mudstones et grès interstratifiés avec des ondulations actuelles comme des turbidites. Cependant, il y a aussi des grès avec une base d'érosion, des sections épaisses de stratification croisée en creux s'affinant en ondulations actuelles au sommet que vous interprétez comme des dépôts de barres de pointe de rivière. Si ces deux types de roches sont côte à côte verticalement, ils violeraient la loi de Walther puisque les turbidites se forment dans les lacs et les océans, tandis que les chenaux des rivières se forment sur terre. Vous avez besoin d'un rivage entre les deux. Les résolutions possibles de ces interprétations « illégales » pourraient inclure : canal; b) il y a une discordance plus importante que l'érosion à la base d'un chenal fluvial dans la colonne stratigraphique, et donc il n'y a pas de roches conservées qui reflètent les changements de milieux entre l'eau stagnante et le chenal de la rivière ; ou c) les mudstones et grès interstratifiés représentent en fait des dépôts de plaine inondable plutôt que des turbidites. Vous retourneriez ensuite à la colonne stratigraphique et évalueriez quel changement d'interprétation est le mieux supporté par les données de votre colonne.
  6. Répétez les étapes 3 à 5 jusqu'à ce que vous ayez marqué tous les faciès de votre colonne stratigraphique sur votre coupe transversale ou votre carte et que toutes les incohérences soient résolues. peut-être que la vitesse d'écoulement était suffisamment constante pour produire des dunes, même si cela se produit rarement dans les courants de turbidité.

Résumé

Souvent, il existe une certaine ambiguïté quant au(x) environnement(s) de dépôt représenté(s) dans les roches réelles. En suivant ce processus, vous pouvez parvenir à une interprétation raisonnable bien étayée par les données. Vous comprendrez également où sont les ambiguïtés. Ceci est particulièrement utile s'il s'agit de vos propres données et que vous pouvez faire plus d'observations en faisant plus de travail sur le terrain. Vous pourrez concentrer vos efforts sur la résolution des ambiguïtés, conduisant à une interprétation environnementale plus précise.


Voir la vidéo: Les logs stratigraphiques par Mme Ruault Djerrab (Octobre 2021).