Environnements de dépôts de plate-forme Facteur tectonique Facteur tectonique

Le mouvement des plaques tectoniques contrôle la subsidence et le relief du socle de la plate-forme carbonatée. La marge passive est inactive sur le taux d'accumulation de ses sédiments. Cependant, elle doit répondre aux modifications de son environnement générées par sa propre tectonique active, d‟où la variété de morphologies de plate-forme dans le monde. De plus, la tectonique peut jouer un rôle dans la quantité de sédiments clastiques terrigènes pénétrant la zone de plate-forme.

Production de sédiment

En dépit de la façon dont les sédiments sont produits, un certain nombre de caractéristiques peuvent changer la quantité de sédiments restant en place.

1. Vagues: si la production carbonatée est exposée aux actions de forte énergie des vagues, les constituants carbonatés fragiles sont arrachés. Cette érosion peut laisser place à un système de consolidation des organismes en place ;

2. Marées: un cycle peut, à la fois, apporter des sédiments dans la zone de production et les éroder, retirer vers le large ;

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3. Tempêtes: ces événements de haute énergie peuvent augmenter la quantité de sédiments terrigènes sur les carbonates, ainsi qu‟endommager les carbonates en place ;

4. Les courants océaniques: les courants, sources d'éléments nutritifs et d‟eaux oxygénées, encouragent la croissance des carbonates. Ils peuvent aussi apporter des sédiments terrigènes.

Facteur eustatique

Un autre facteur à grande échelle influant la production de carbonate est l‟alternance de cycles de haut et bas niveaux marins. Les périodes de haut niveau marin empêchent généralement l'érosion : une période de forte accumulation de sédiments résulte en une augmentation de la production carbonatée. Les périodes de bas niveau marin exposent la zone de production carbonatée ; ce qui se traduit par l'érosion et la lithification des sédiments de carbonate.

Les cycles de variation du niveau de la mer sont reconnus sur cinq ordres de magnitude, allant du cycle de premier ordre d‟une période de 10⁸ années au cinquième ordre de 10⁴ ans. Les ordres de séquences de dépôt sont déterminés selon leur épaisseur, de leur géométrie et de la période du cycle eustatique. Les séquences à haute et à très haute fréquence, d‟épaisseur métrique à décamétrique correspondent à des variations du niveau marin cycliques et périodiques (de 20 000 à 800 000 ans) dont le contrôle est d'origine astronomique (cycles de Milankovitch). Les séquences à moyenne fréquence, d‟épaisseur pluridécamétrique, correspondent à des variations cycliques et non périodiques du niveau de la mer (3ème ordre: 1-3 Ma; 2ème ordre: 3-15 Ma) contrôlées à la fois par la tectonique et par l'eustatisme. Et les séquences à basse fréquence, non cycliques et non périodiques (10-40 Ma) enregistrent les variations d'origine tectonique.

Les diagrammes suivants illustrent les réponses de la plate-forme carbonatée aux changements à long terme (10⁸ ans) du niveau relatif marin, le long d'une plate-forme avec bordure et bassin:

1. La baisse du niveau de la mer entraine l‟exposition de la partie supérieure de la plate forme carbonatée (Figure 2-2). La production de sédiments carbonatés ralentit et est limitée à la partie la plus distale (outermost). Seuls les environnements plus profonds tels que la pente et le bassin ont une production carbonatée limitée aux organismes planctoniques et un apport de sédiments allochtones par ruissellement. La partie de la plate-forme émergée peut être soumise aux phénomènes de diagenèse et karstification selon le climat et le temps d'exposition.

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Figure 2-2 : Dessin du système résultant de baisse de niveau de la mer (Lowstand system tract, LST ; Walker et James, 1992).

2. Lors de l'élévation du niveau de la mer, la productivité carbonatée augmente et emplie les zones d‟érosion (Figure 2-3). Une accrétion verticale de sédiments peut être observée. Les taux élevés de croissance des récifs, périodiquement affaiblis par des périodes d‟ennoyage ou de zone de minimum d'oxygène, construisent d‟importantes bioconstructions. L'accumulation de sédiments de pente et bassin dépend du contrôle de la barrière récifale sur les échanges entre le lagon et le bassin ouvert. Généralement, une séquence tidale plane, progradante avec des contacts prompts ou progressifs, se dépose au niveau de la ligne d‟eau du niveau de la mer. Une sédimentation mineure d‟argiles prend place dans la zone subtidale. La sédimentation en zone profonde est limitée aux sédiments assez fins pour être transportés à travers la barrière récifale. Cette séquence de dépôt transgressive est souvent couverte par une surface d'inondation maximale causée par l'élévation du niveau de la mer.

Figure 2-3 : Dessin du système résultant de l'élévation du niveau de la mer (transgressive system tract, TST; Walker et James, 1992).

3. La production de carbonate tend à diminuer à mesure que le niveau de la mer atteint ce plan de surface d'inondation maximale (Figure 2-4). Pendant une période, la construction récifale continue de s‟édifier verticalement et latéralement. Des expositions périodiques des structures d'accrétion peuvent entraîner des épisodes diagénétiques mineurs. Lorsque le niveau de la mer s'arrête de monter, la production de carbonates s'arrête jusqu‟à atteindre le niveau plan de l'eau. La principale zone de production se situe sur la pente submergée, où progradent les dépôts vers le bassin. La phase est caractérisée par une aggradation des sédiments suivie par une progradation.

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Figure 2-4 : Dessin du système résultant lors l’inondation maximale (highstand system tract, HST; Walker et James, 1992).

4. Lors de la chute du niveau de la mer, la séquence sédimentaire est caractérisée par une réduction de la production carbonatée et le dépôt de sédiments siliclastiques terrigènes en zone distale. La production carbonatée est arrêtée par la diminution de la colonne d'eau pouvant mener à une exposition subaérienne.

2.1.1.4 Cas de la plate-forme carbonatée tropicale