Récemment, les études en « source to sink » se sont beaucoup développées en sédimentologie et en géochimie sédimentaire. Ces approches consistent à étudier l'intégralité d'un système sédimentaire c'est-à-dire ses sources de sédiments (domaines surélevés en érosion), ses processus de transports et de recyclage (bassins intermédiaires, conditions d'érosions et de transport, énergie), et sa dynamique de dépot et de diagenèse.
Plus particulièrement en géochimie sédimentaire, l’étude des sédiments permets d’analyser les sources et la provenance des sédiments afin de reconstituer, entre autres, l’évolution des bassins versants soumis aux variations climatiques et tectoniques.
Après avoir travaillé dans les Alpes et le Golfe du Lion (Arnaud et al., 2016 ; Révillon et al., 2011) et en Asie, nous nous sommes récemment intéressés aux côtes Australienne pour reconstituer les paléoclimats et paléo-environnements du Crétacé.
Paléo-altérations, Paléoclimats et approches
Nous avons travaillés sur le forage IODP U1512, situé au sud des côtes Australiennes, afin de reconstituer l’alimentation en sédiment et les conditions climatiques de formation de ces mêmes sédiments.
La comparaison entre les compositions isotopiques en Sr et Nd des lithologies présentes à terre, et représentatives des anciens bassins versants, et les compositions isotopiques mesurées dans les sédiments prélevés dans le forage, nous a permis de proposer que la marge Sud Australienne pendant la période du Turonien-Santonien étaient majoritairement produits par l’altération/érosion de la partie Est de l’Australie, notamment les Highlands et les bassins sédimentaires mésozoïques.
Référence :
Révillon, S., Jouet, G., Bayon, G., Rabineau, M., Dennielou, B., Hémond, C., Berné, S. The provenance of sediments in the Gulf of Lions, Western Mediterranean Sea. (2011) Geochemistry, Geophysics and Geosystems.
Arnaud, F., J. Poulenard, C. Giguet-Covex, B. Wilhelm, S. Révillon, J.-P. Jenny, M. Revel, D. Enters, M. Bajard, L. Fouinat, E. Doyen, A. Simonneau, C. Pignol, E. Chapron, B. Vannière and P. Sabatier (2016). "Erosion under climate and human pressures: An alpine lake sediment perspective." Quaternary Science Reviews 152: 1-18.
Munier, L. Riquier, S. Révillon, H-J. Brumsack, C. Hasler, O. Boudouma, F. Baudin, Climatic and weathering conditions in southern high latitudes during the Turonian-Santonian interval: New insights from IODP Site U1512 (Bight Basin, Southern Australia), Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology,Volume 613, (2023), 111413.
Quantification des carbonates d’origine détritique et biogénique
Un objectif majeur des approches en Source to Sink est de quantifier les variations du flux sédimentaire au cours du temps. En effet, ce flux va refléter les influences relatives des paramètres climatiques et tectoniques sur la formation, le transport et le dépôt des sédiments sur les marges océaniques. In fine, ce sont ces flux calculés qui seront injectés dans les modèles numériques permettant de reproduire et comprendre la géométrie des marges.
Dans ces approches, les carbonates sont toujours considérés comme d’origine biogénique, formés in situ en domaine marin. Ils sont donc exclus des calculs, afin de ne considérer que la part détritique du sédiment.
Cependant, dans certains contextes, les bassins versants peuvent inclure des lithologies carbonatées. Ainsi, une partie des carbonates pourraient être d’origine détritique et devraient donc être pris en compte dans les modèles.
Pour démontrer cela et quantifier les effets de ces carbonates détritiques sur les calculs de flux, nous avons combinés une approche en Source to Sink avec une approche en Stratigraphie Isotopique du Sr.
Le concept réside dans le fait qu’un carbonate, au moment de sa précipitation, va préserver la composition isotopique de Sr (87Sr/86Sr) du fluide à partir duquel il s’est formé. Ainsi, un carbonate biogénique dans un sédiment récent aura la composition isotopique de Sr de l’eau de mer actuelle (~ 0.7092). En revanche, un carbonate détritique aura préservé la composition isotopique de l’eau de mer au moment de sa formation.
Nous avons testé ce concept sur la marge sédimentaire du Golfe du Lion dont le bassin versant contiens beaucoup de carbonates d’âges variés.
Nos résultats montrent que la composition isotopique de Sr des fractions carbonatées sont intermédiaires entre l’eau de mer actuelle et les compositions des eaux de mer correspondantes aux âges de formation des carbonates du bassin versant. Ainsi nous démontrons qu’une partie de la fraction carbonatée des sédiments est d’origine détritique.
Nos quantifications montrent que les carbonates détritiques représentent une part significative du flux sédimentaire et ne doivent pas être négligés dans les modèles.
Référence :
Pasquier, V. ; Revillon, S. ; Leroux, E.; Molliex, S. ; Moccochain, L. ; Rabineau, M. (2019) Quantifying biogenic versus detrital carbonates on marine shelf: an isotopic approach , Frontiers in Earth Science, section Sedimentology, Stratigraphy and Diagenesis, 03 July 2019