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Les trapps de Sibérie

Cascade dans un canyon du plateau de Poutorana, Sibérie, Russie

Voici les célèbres trapps de Sibérie, qui sont la plus importante province magmatique continentale. La photo a été prise sur le plateau de Poutorana. Les strates que l’on voit sont des couches de basalte, la plus fréquente des roches volcaniques. Ce sont des effusions de lave solidifiées.

La présente description est basée sur un article de Mark Reichow et d’une quinzaine d’autres scientifiques, publié dans Earth and Planetary Science Letters en janvier 2009. Les affleurements de basalte et de tuffs (des cendres volcaniques) sont représentés en vert. Poutorana se trouve au nord, à côté de Noril’sk. Il y a également des basaltes et des tuffs plus à l’ouest, mais ils sont enfouis sous d’autres sédiments. Des forages indiqués par des points bleus ont permis de les atteindre.

Mark K. Reichow et al., The timing and extent of the eruption of the Siberian Traps large igneous province: Implications for the end-Permian environmental crisis, Earth and Planetary Sciences Letters 277, 1-2, 15 January 2009.

Les datations utilisées reposent sur les isotopes 39 et 40 de l’argon. Elles ont montré que les éruptions se sont terminées à Noril’sk il y a 250,3 ± 1.1 millions d’années. Au total, elles ont duré moins de 2 Ma et ont couvert une superficie de 5 millions de kilomètres carrés. Sur le plateau de Poutorana, l’épaisseur du basalte est de 2 km. Elle atteint 3,5 km à Noril’sk.

De la sorte, les trapps de Sibérie précèdent de peu la fin du Permien, qui a été définie dans les strates de Meishan dans le Sichuan en Chine du Sud. On y trouve des cendres volcaniques qui ont permis de les dater (ce sont surtout les roches magmatiques qui peuvent être datées). Le résultat est de 252,5 ± 0,3 Ma. Cette bonne correspondance fait du volcanisme de Sibérie un coupable idéal pour la crise Permien-Trias.

Géologiquement, la limite Permien-Trias et difficile à définir. La sédimentation en milieu continental ne montre aucun évènement particulier. En Europe, au Groenland et en Amérique du Nord, on passe des « vieux grès rouges » à des grès plus ou moins bariolés. Dans certaines régions, la sédimentation marine s’arrête à cause d’une régression généralisée. Ce retrait des mers a aussi joué un rôle dans la crise biologique. La succession des strates visibles dans les Alpes méridionales, en Iran, au Groenland et en Chine du Sud est difficile à interpréter. Le meilleur endroit pour observer le passage du Permien au Trias est le Salt Range du Pakistan et du Cachemire, des montagnes présentant de grands dépôts de sel. Les fossiles indicateurs du début du Trias sont l’ammonoïde Otoceras woodwardi, le bivalve Claraia et le conodonte Isarcicella isarcica (une sorte de ver).

Un article de Nature Communications de 2017 a fourni une datation plus précise et un lien possible entre le magmatisme et la crise biologique.

Exploitation du nickel à Noril’sk.
http://russiatrek.org/blog/economics/norilsk-nickel-the-largest-mining-and-smelting-company/

Les trapps de Sibérie n’intéressent pas que les paléontologues ! Pour la Russie, ils sont une source de richesse. La ville de Noril’sk, notée sur la carte, est une cité minière. On y exploite le cuivre, le nickel et les platinoïdes, des éléments proches du platine dans la classification périodique. Ces gisements se situent sous les trapps. Ceux-ci sont constitués d’empilements de coulées de laves basiques qui se sont solidifiées en basaltes. On parle ici de coulées à l’air libre, mais il y a également eu des intrusions de magma dans les couches de sédiments datant du Protérozoïque au Carbonifère inférieur, puis du Carbonifère moyen au Permien. Le magma s’est propagé parallèlement aux strates puis s’est solidifié en formant ce qu’on appelle des sills. La roche obtenue a la même composition que le basalte, mais comme le refroidissement s’est effectué plus lentement qu’en surface, elle ne comprend pas de verre. Des cristaux ont pu se former, la plupart trop petits pour être visibles à l’œil nu. Cette roche est une dolérite. Si le magma est resté plus en profondeur, les cristaux sont plus grands et la roche est un gabbro.

Ces strates sont qualifiées de roches encaissantes. En réagissant avec le magma, elles ont partiellement fondu. Elles comprennent des carbonates, des argiles et surtout des évaporites du Silurien et du Dévonien. Ces dernières sont des roches formées par évaporation d’eau de mer. Il y a de l’anhydrite CaSO₄, qui a pu fournir du soufre. Mais un liquide sulfuré est immiscible dans un magma silicaté, en particulier basaltique. Il a donc formé des gouttelettes qui ont attiré des métaux chalcophiles, c’est-à-dire ayant des affinités avec le soufre. Enrichies en métaux et alourdies, ces gouttelettes se sont déposées à la base du sill, où elles ont été solidifiées. Voilà pourquoi on y trouve des bancs de minerais.

Sachant cela, il peut être tentant de chercher les mêmes minerais dans d’autres trapps. Il existe en Chine méridionale : ce sont les trapps du mont Emei, datés d’environ 258 Ma. Ces éruptions volcaniques ont donc précédé celles de Sibérie de seulement quelques millions d’années. Il est possible qu’elles aient également provoqué une crise biologique, mais de moindre importance, celle de la fin du Guadalupien. Un à deux kilomètres de basalte se sont accumulés sur 330 000 km². Des intrusions de magma comportent des minerais de cuivre, de nickel et de platinoïdes. Il y a également eu des dépôts de vanadium, de titane et de magnétite.

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