La structure d’impact de Manicouagan au Québec

La photographie montre la structure de Manicouagan au Québec. C’est un disque entouré d’un lac circulaire. Elle résulte de la chute d’un corps extraterrestre sur la Terre à la fin du Trias, il y a 214 millions d’années. Pour la décrire, je vais m’aider d’une carte géologique du Québec. Elle se trouve sur un socle rocheux datant du Paléo- et du Mésoprotérozoïque, c’est-à-dire de 2 500 à 1 000 millions d’années. Toutes les roches sont identifiées par des indices commençant par la lettre G parce qu’elles se trouvent dans la province de Grenville. Les roches G13 et G14, au nord de la structure, sont des sédiments métamorphisés en gneiss. Les roches G 21 sont de l’anorthosite et du gabbro. Elles ont des compositions voisines. Il se trouve que la croûte lunaire est en anorthosite, sauf les « mers » basaltiques. La roche G22, présente à l’intérieur de la structure, est du gneiss. Les roches G28 sont proches des granites.

C’est là que le drame s’est déroulé. Les roches G33 et G33a, en gris, sont qualifiées d’impactites. Elles sont des produits de l’impact et sont donc datées de 214 millions d’années. La première est une monzonite, une roche majoritairement composée de feldspaths, des minéraux clairs présents dans les granites. Il y a aussi des pyroxènes plus sombres. Le point important est que la monzonite est formée de cristaux visibles à l’œil nu. C’est donc une roche magmatique qui s’est refroidie lentement, parce qu’il faut du temps pour que les cristaux croissent dans un magma. Cela implique qu’il y a eu à cet endroit un lac de lave pendant au moins plusieurs décennies. La latite, portant l’indice G33a, a la même composition chimique que la monzonite mais elle s’est solidifiée plus rapidement, si bien que les cristaux sont microscopiques voire inexistants : la roche a une texture vitreuse.

Cette structure a environ 65 km de diamètre. Dessous, se trouve d’abord de la monzonite sur 20 à 150 m de profondeur, qui se transforme graduellement en une latite épaisse de 100 à 170 m. Viennent ensuite du basalte et des brèches (constituées de fragments anguleux de roches) sur 5 à 15 m d’épaisseur, puis de la suévite sur 14 m d’épaisseur. La suévite est une brèche contenant de grandes quantités de particules vitreuses et de fragments de roches fondues recouverts de verre noir. Elles comportent des formes de haute pression du quartz : de la coesite et de la stishovite. À l’intérieur de la Terre, elles apparaissent respectivement à 50 et à 400 km de profondeur. La stishovite est 1,5 fois plus dense que le quartz. Enfin, la suévite repose sur un socle de roches métamorphisées, c’est-à-dire transformées à l’état solide sous l’effet de la pression et de la température. Le quartz et les feldspaths ont perdu leur structure cristalline et sont devenus des verres diaplectiques. La pression a dû être comprise entre 35 et 45 GPa et la température résiduelle était de 900 °C. Dessous, se trouvent des zones de métamorphisme plus faible, correspondant à des pressions et des températures inférieures. Le quartz et les feldspaths sont déformés ; d’autres minéraux présentent des « bandes de vrillage » (kink-band). Ces zones s’étendent également autour de la structure.

Son examen permet de dire comment elle s’est constituée. Une onde de choc a rayonné autour du lieu de l’impact. La pression de 45 GPa est celle qui règne dans le manteau inférieur de la Terre, à un peu moins de 1 000 km de profondeur. Un nuage de fragments pulvérisés et fondus s’est élevé, puis s’est déposé et a été consolidé en suévite. Le fond du cratère a ensuite été tapissé de basalte, correspondant à la zone totalement vitreuse du nuage. Il comporte des sphérules qui sont des gouttelettes de magma solidifiées. Après le choc, les roches du socle ont été décompressées, ce qui a entraîné leur élévation de température et leur fusion. Le magma a monté et a rempli le cratère. Il a traversé les couches de suévite et de basalte, qui étaient alors totalement solides, et a formé un lac dont la profondeur maximale a peut-être été de 300 m. Sa présence a provoqué un métamorphisme thermique des roches sous-jacentes. Ce magma a commencé à se solidifier par le bas. Les roches obtenues n’ont aucun équivalent dans la région. La monzonite a une texture ophitique, les cristaux de feldspaths clairs étant inclus dans des cristaux plus grands de pyroxènes.

En plus de 200 millions d’années, le cratère a été totalement érodé. C’est pour cette raison que des roches du socle affleurent en plein milieu : de l’anorthosite, du gabbro et du gneiss. Son diamètre initial était peut-être de 100 km. Il a néanmoins conservé sa structure annulaire. Le lac circulaire, qui a une profondeur maximale de 73 m, a été rempli lors de la construction du barrage Daniel-Johnson sur la rivière Manicouagan.

Ce cratère est l’un des plus grands que la Terre ait conservé. Le cratère de Chicxulub, entre la province du Yucatan et le golfe du Mexique, a 180 km de diamètre. C’est l’une des causes possibles de l’extinction de la fin du Crétacé, il y a 66 millions d’années. Il y a eu une extinction à la fin du Trias, mais elle est un peu plus difficile à définir et elle n’est pas aussi nette. Si des espèces ont bel et bien disparu, c’est à cette époque que les dinosaures ont commencé leur expansion. D’autres causes restent envisageables, dont le volcanisme. La question reste donc ouverte.