Comprendre l’impact du climat et des variations du niveau marin sur l’intensité des processus d’altération et la nature des sédiments dans les grands bassins de la marge ouest-australienne

Comprendre la réponse des processus d’altération des roches continentales lors des épisodes climatiques chauds marqués par un haut niveau marin, comme celui de l’intervalle Albien-Santonien, est important pour l’étude des bassins sédimentaires qui bordent les marges passives et permet de préciser le rôle de pompe à CO₂ de l’altération des silicates. Une nouvelle étude montre ainsi l’impact du climat et de l’eustatisme sur la nature des sédiments bordant la marge ouest-australienne.

Les évolutions climatiques impactent la formation et le dépôt de sédiments détritiques

Au cours de son histoire, la Terre a connu de nombreuses variations climatiques, parfois extrêmes, à l’image de la période allant de l’Albien au Santonien (113 à 83 millions d’années), qui est marquée par une hausse notable de la température du globe et une élévation du niveau marin. Or, de telles évolutions climatiques n’ont pas seulement des conséquences sur la faune et la flore, elles impactent également certains processus géologiques comme l’altération des roches continentales. Cette interaction contribue à modifier le flux sédimentaire vers les océans, ainsi que la nature des sédiments s’accumulant au niveau des plateformes continentales. L’impact du climat sur l’altération des roches continentales est cependant encore mal compris, en particulier pour les régions de l’Hémisphère sud situées à moyenne et haute latitude, comme l’Australie.  

Thomas Munier et ses collègues se sont donc intéressés à l’évolution des conditions d’altération sur la marge ouest-australienne, pour la période Albien-Santonien. Les résultats ont été publiés dans la revue Chemical Geology.

Contexte géologique et localisation des deux bassins sédimentaires étudiés (bassin du Nord Carnarvon et bassin de Mentelle) © Munier et al. 2024

L’influence des variations du niveau marins sur le processus d’altération des roches continentales

Les argiles étant des produits de l’altération des roches continentales silicatées, les chercheurs se sont attelés à analyser les fractions argileuses dans les bassins de Mentelle et du Nord Carnarvon, obtenues grâce à divers forages dans les séries sédimentaires. Ces bassins sont bordés par deux cratons, celui de Pilbara et de Yilgarn, qui sont séparés par trois orogènes d’âge Protérozoïque. Pour déterminer qu’elles ont été les sources qui ont alimenté ces deux bassins sédimentaires durant l’intervalle Albien-Santonien, les scientifiques ont conduits des séries d’analyses chimiques (concentrations en éléments majeurs et traces, mesures isotopiques), d’observations au microscope (SEM et TEM) et de diffraction aux rayons X. Les résultats révèlent que la fraction argileuse, principalement des smectites, comporte à la fois des argiles d’origine détritique, produits du processus d’altération, mais également des argiles authigènes, c’est-à-dire formées directement dans l’environnement marin. Malheureusement, ce mélange complique l’identification de la source des sédiments. La dominance des argiles détritiques dans le bassin de Mentelle suggère cependant que l’altération s’est faite sous un climat chaud et humide, alors que dans le bassin du Nord Carnarvon, les résultats indiquent un climat plus aride. Cette période chaude était accompagnée d’un niveau marin relativement bas. L’étude montre d’ailleurs l’influence majeure qu’ont eu les variations du niveau marin sur la nature des sédiments de la marge ouest-australienne durant la période Albien-Cénomanien.

En inondant les terres, la hausse du niveau marin aurait en effet réduit le flux détritique produit par l’altération, entrainant une diminution de l’apport sédimentaire dans le bassin de Mentelle. On note alors une augmentation des sédiments carbonatés d’origine marine pour la période Turonien-Santonien. Ainsi, malgré un climat favorable à l’hydrolyse, la hausse du niveau marin aurait inhibé partiellement le rôle de pompe à CO₂ que représente l’altération des silicates durant le maximum thermique mi-Crétacé.

Brève rédigée par Morgane Gillard

Pour en savoir plus : Thomas Munier, Laurent Riquier, Sidonie Révillon, Armand Metgalchi, François Baudin, Variations in weathering conditions related to sea level changes during the Albian-Santonian interval in the Western Australian margin as evidenced by clay minerals and Nd/Sr isotopes, Chemical Geology, Volume 654, 2024, 122061, ISSN 0009-2541

https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.122061