Cas de la plate-forme carbonatée tropicale Le domaine continental Le domaine continental

Le domaine continental est composé de dépôts lacustres, fluviatiles, désertiques, karstiques. Il est en outre soumis à l'action des phénomènes météoriques, ce qui est à l'origine d'importantes transformations diagénétiques.

Les carbonates lacustres (eaux douces et salées) sont le résultat de précipitations inorganiques ou d'accumulations algo-microbiennes ou coquillières. Les précipitations inorganiques peuvent être liées à une soustraction de CO2 (photosynthèse,...), à un mécanisme d'évaporation ou encore au mélange d'eaux à pH différents. Les accumulations de coquilles (gastéropodes, lamellibranches) sont du même type qu'en milieu marin mais avec des genres différents. Elles ne forment jamais qu'une faible proportion des carbonates lacustres.

L'identification des paléosols est importante car leurs présences témoignent d'émersions de longue durée. Ces témoins d'émersion sont rarement conservés dans l'enregistrement sédimentaire: ils sont souvent remaniés par la transgression marine qui suit l'épisode continental. Quelques critères sédimentologiques d'émersion rencontrés sont les changements brutaux de faciès, faciès continentaux, surface d‟érosion, surface karstique... Des critères pédogénétiques sont également caractéristiques, tels les horizons carbonatés massifs ou horizons carbonatés laminaires, enduits minéralisés et cailloux noirs, traces de racines, présence de Microcodium, traces d'illuviation (migration et concentration des argiles vers les horizons inférieurs), concentrations locales de peloïdes (leur présence résultant de la fragmentation de la micrite par dessiccation)… Des critères diagénétiques alimentent aussi les hypothèses d‟émersion par des différences de compaction des roches sous- et sus-jacentes, des

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cimentations vadoses (microsparitisation, calcite en micro-fibres) et présence d‟argile verte dans la roche sous-jacente, essentiellement de l‟illite, qui serait liée à la transformation d‟un matériel pédogénique.

Par étude des critères géochimiques, les rapports isotopiques ¹⁸O informent sur la nature des conditions environnantes. Une évaporation importante conduit à des rapports isotopiques plus élevés au sein des zones où cette évaporation est active. Par contre, des eaux météoriques montrent des valeurs plus faibles. Les rapports isotopiques du carbone ( ¹³) sont essentiellement en relation avec les processus organiques, dont la photosynthèse. Ainsi, le carbone organique montre des rapports isotopiques faibles et les carbonates marins des valeurs plus élevées. Le lessivage de sols conduit également à des rapports isotopiques faibles.

Le domaine marin

La morphologie de la plate-forme est contrôlée par l'existence ou l'absence d'une barrière plus ou moins continue. En l'absence de rupture de pente nette, la profondeur augmente de façon progressive depuis le littoral jusqu'au bassin: on parle alors de rampe. L'existence d'une barrière a une influence directe sur le niveau d'énergie, le chimisme des eaux (salinité, oxygénation) et l'activité biologique: elle entraîne la distinction entre un milieu de plate-forme interne et un milieu de plate-forme externe (Figure 2-5).

Figure 2-5: Répartition des environnements de dépôt sur une plate-forme avec barrière (source http://planetesciences.fr.gd/S-e2-dimentologie.htm).

Environnement 1 : Plate-forme interne

L'action des facteurs du milieu est à l'origine de la différentiation des environnements. Selon les zones d‟influence de la marée, on distingue trois milieux sur la plate-forme interne. Un milieu supratidal, épisodiquement envahi par les hautes marées de vives eaux, présente des dépôts fonctions du profil de la côte. La présence à la fois d'eaux douce et salée en fait un milieu particulièrement favorable à la diagenèse précoce. Suit un milieu intertidal correspondant à la zone de balancement des marées, marqué par des dépôts et des faciès de plage, mangrove... C'est un milieu où la vie est

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abondante mais seuls des organismes adaptés aux conditions écologiques extrêmes peuvent y vivre. C'est également un environnement privilégié de la diagenèse précoce. Une des formations les plus remarquables de la zone intertidale est le beach-rock qui résulte de l'induration rapide des sédiments par précipitation de ciment carbonaté entre les grains. Dans le milieu subtidal, l‟importante diversité des faciès est liée au gradient hydrodynamique, en fonction du degré de restriction : éponges et échinodermes abondent.

Les tapis algo-microbiens actuels colonisent la zone intertidale des plate-formes carbonatées, avec une extension possible vers les zones supratidale et subtidale (Purser, 1980). La présence de tapis algo-microbiens indique des zones de dépôt légèrement surélevées, à l'abri relatif des apports sédimentaires.

Environnement 2 : Barrière

La barrière isole ensuite la plate-forme interne de la plate-forme externe où l'environnement est beaucoup plus stable et homogène, en liaison avec le milieu océanique. Elle est composée de bioconstructions regroupant toutes les structures construites d'origine organique, subdivisées en deux types:

Les récifs ou biostromes sont des bioconstructions, mises en place en eau peu profonde, dont les constituants locaux édifient une charpente rigide susceptible de résister à l'action des vagues ou des courants. Les dépôts récifaux sont généralement composés de fragments, de débris squelettiques localement transportés avec un volume mineur d‟organismes d‟origine in situ.

Les monticules récifaux ou biohermes sont toutes les bioconstructions, de forme grossièrement lenticulaire, sans charpente rigide. Ces monticules récifaux peuvent être à leur tour subdivisés en :

monticules algo-microbiens à stromatolithes (Logan et al, 1964; tapis de cyanobactéries laminaires) ou à thrombolithes (Aitken, 1967; cyanobactéries à structure péloïdale ou grumeleuse, ou encore riche en fenestrae);

monticules micritiques constitués principalement de micrite;

monticules squelettiques comprenant une fraction non négligeable d'organismes à tests calcaires qui ne forment cependant pas de charpente rigide.

Environnement 3 : Talus

Le talus possède une pente moyenne, sous la zone photique et sous la zone d'action des vagues. Une sédimentation complexe se met en place avec des apports turbiditiques. Ces épandages sont accompagnés de coulées sédimentaires. Le talus est de ce fait essentiellement une zone de transit des sédiments. A la base des talus, les dépôts du glacis continental sont étalés sous forme de lobes.

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Environnement 4 : Bassin

D‟un point de vue biologique, on observe une dominance des organismes pélagiques dans le bassin. Le benthos est réduit avec l'absence totale d'algues. Un élément important est la présence de la zone d'oxygène minimale (ZOM), résultant de la consommation d'oxygène par la respiration des organismes et surtout par la décomposition de la matière organique. En ce qui concerne l'équilibre des carbonates, le degré de saturation de la calcite est inversement proportionnel à la profondeur. Les sédiments océaniques profonds sont constitués de boues carbonatées avec essentiellement de débris d'organismes planctoniques.

Modèle de plate-forme

Selon les critères liés aux facteurs physiques, le niveau d'énergie des faciès peut être estimé. Ceci permet en général de déterminer si les sédiments étudiés se sont déposés en eau calme ou agitée. Dans le cas d'un profil de forme complexe, le gradient des niveaux d'énergie est discontinu: la plate-forme externe et la barrière présentent des niveaux d'énergie forts, comparables à ceux de l'intertidal, alors que ceux de la plate-forme interne sont faibles.

Afin d'arriver à une homogénéité dans la description sédimentologique et de faciliter l'interprétation des paléoenvironnements, Wilson (1975) a proposé une série de 24 "microfaciès standards" localisés dans un modèle général de plate-forme carbonatée (Figure 2-6). Ce modèle intègre ces microfaciès dans un système de neuf environnements de dépôt ("SFB"): bassin (SFB1), open sea shelf (SFB2), avant-talus (SFB3), talus d‟avant-récif (SFB4), récif – environnement de haute énergie (SFB5), bordure de plate-forme avec corps sableux (SFB6), cordon littoral à circulation ouverte (SFB7), lagon et tidal à circulation restreinte (SFB8) et mares hypersalines (SFB9).

Figure 2-6 : Microfaciès standards "SMF" et environnements "SFB" de Wilson (1975) (hauteurs fortement exagérées).

Les biofaciès et lithofaciès corrèlent souvent, ou en d'autres termes, les organismes produisent des lithofaciès typiques.

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