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Ondulations de la Stratification

A cache by yamathom adoptée par Aude&Bertrand Send Message to Owner Message this owner
Hidden : 10/21/2015
Difficulty:
3.5 out of 5
Terrain:
2 out of 5

Size: Size: other (other)

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Geocache Description:


Généralement, les couches de craie ont une stratification subhorizontale primitive. A l’échelle de la dizaine ou de la centaine de kilomètres, la paléo-topographie sous-marine est rarement plane, des monts et des creux témoignent de la subsidence différentielle des blocs crustaux sur lesquels ils s’appuient. Cependant, dans certaines régions du Bec-de-Caux, entre Saint-Jouin et Yport par exemple,  il est fréquent que des ondulations de courte longueur d’onde et des discordances viennent se placer à certains niveaux stratigraphiques. Les cordons de silex et les hard-grounds soulignent parfaitement ces structures. Etretat constitue un véritable laboratoire pour leur étude.

La terminologie adoptée pour décrire les ondulations varie selon les auteurs. Ici, nous les désignons par "monticules et cuvettes" , termes qui ne préjugent ni de l’origine génétique, ni d’une forme trop précise, ni d’une localisation géographique.


fig.1 : Vue de la falaise depuis les coordonnées de la earthcache

Diverses interprétations ont été proposées, mais une interprétation unique ne correspond vraisemblablement pas à tous les cas. Trois pistes sont avancées :

1) Les ondulations représentent des structures d’accrétion. C’est le monticule qui joue le rôle principal. Il est une forme de croissance différentielle par rapport aux fonds adjacents. Les organismes (Bryozoaires, Algues, Eponges) sont impliqués dans le piégeage du sédiment. Le monticule s’apparente alors aux biohermes ou aux mud-mounds, avec une accrétion « dans le vent » sous l’effet de courants de contour (Esmerode & Surlyk, 2009).

2) Les ondulations représentent des structures d’ablation (Quine & Bosence, 1991; Mortimore, 2010). C’est la cuvette qui joue le rôle principal. Il faut alors voir dans cette forme en creux un chenal creusé dans des dépôts préexistants. Les courants (courants de contour, courants de dérive littorale, courants de marée) jouent un rôle d’érosion et de déplacement des particules crayeuses. La cuvette est dans ce cas une structure longitudinale (axe parallèle aux courants).

3) Les ondulations sont des structures mixtes d’accrétion et d’ablation. Elles sont une réponse essentiellement mécanique du fond à l’action continue de courants (courants de contour, courants d’upwelling). Monticules et cuvettes s’apparentent alors aux dunes et mégarides hydrauliques, comme il peut en exister dans l’estuaire du Saint-Laurent (Bolduc & Duchesne, 2009) ou dans la Manche orientale actuelle (Héquette & Rufin-Soler, 2007). Dans ce cas, ces structures sont transversales (axe perpendiculaire aux courants). Cette dernière hypothèse est celle que nous privilégions dans un grand nombre de cas. Elle ressort d’observations de leur géométrie en 3D sur le platier faites sur photos aériennes ou depuis le haut de la falaise (monticules et cuvettes du Coniacien inférieur et moyen). Le platier de Bénouville est un des meilleurs exemples. Les formes en creux n’y apparaissent pas linéaires ou méandriformes comme le seraient des chenaux. Monticules et cuvettes sont des structures en 3D, allongées mais elliptiques avec une terminaison axiale.


fig.2 : Platier de Bénouville montrant des structures en monticules et cuvettes,
d'axe presque perpendiculaire au littoral

Dans chaque hypothèse, la fixité de ces structures au cours des temps (elles ne sont généralement affectées que d’une simple dérive) est surprenante. La « durée de vie » de la forme est de l’ordre de 100 000 à un million d’années. Des mécanismes stabilisateurs (fixation biologique par exemple) pourraient contribuer à leur tenue.

 

Conséquences stratigraphiques

Certains intervalles stratigraphiques voient se développer une stratification en monticules et cuvettes. Ils alternent avec des intervalles à stratification plane.


fig.3 : variation d'épaisseur entre monticule et cuvette

Dans le cas simple où les ondulations sont en phase, on constate que le taux de sédimentation est variable selon la position sur un monticule (A) ou sur une cuvette (B). Sur le monticule, la sédimentation est plus forte initialement et se réduit lorsque le monticule est édifié. Inversement, c’est tardivement que la sédimentation s’amplifie dans la cuvette.

- Une première conséquence évidente est que les niveaux stratigraphiques les plus anciens sont mieux exprimés ou mieux conservés à la base d’un monticule, alors que les niveaux stratigraphiques les plus récents le seront au sommet d’une cuvette. La recherche d’une coupe stratigraphique synthétique prendra en compte les informations où la sédimentation est optimale.

- Une seconde conséquence porte sur la lithologie différente des craies au niveau d’un monticule ou d’une cuvette. Les travaux de Quine & Bosence (1991) ont détaillé les microfaciès rencontrés dans les différentes positions. Les points hauts sont les plus sensibles aux courants et les hard-grounds s’y développent préférentiellement.

- Une troisième conséquence est l’existence de pentes sur le fond marin parfois supérieures à 30 degrés. Cela représente une instabilité potentielle dans le sédiment crayeux qui possède un angle de cisaillement faible. Des sollicitations mécaniques (séisme, houle forte) peuvent déclencher des glissements sous-marins se traduisant en falaise par des niveaux de slumping (couches contournées à rabotage basal, failles listriques en cuillère...).

 

Formes de remplissage de cuvette et déplacement de monticule

A partir d’une forme initiale, quelle que soit son origine, la sédimentation va s’opérer préférentiellement dans la cuvette avec un déplacement latéral du dépôt-centre, généralement vers le SW.


fig.4 : remplissage des cuvettes sédimentaires

Une discordance est bien visibles au niveau du point 1 de la fig.1 :

 

Une relation avec l’eustatisme ?

L’évolution temporelle des monticules et cuvettes montre une relation privilégiée avec celle du niveau marin. Le creusement des cuvettes est lié à des faciès sédimentaires de plus fort hydrodynamisme et d’abaissement du niveau marin. Inversement, le remplissage des cuvettes correspond à un hydrodynamisme plus faible et une élévation du niveau marin. La relation avec l’évolution séquentielle est clairement analysée par Lasseur (2008), progradation générale au sommet des monticules, rétrogradation au coeur de la cuvette.
La mer de la craie du Bassin Anglo-Parisien est globalement une gouttière NW-SE bordée au S par le Massif Armoricain et le Massif Central et au N par des bombements (Massif Irlandais, haut-fond Londres-Brabant, Massif Rhénan). Des échanges de masses d’eau importants ont dût être favorisés à certaines époques entre le proto-Atlantique boréal et l’océan téthysien en empruntant cette artère. Les ondulations du fond sous-marin en seraient la conséquence et elles seraient plus marquées dans les zones moins profondes.


La earthcache

Pour pouvoir valider cette earthcache, vous devrez répondre correctement aux questions suivantes.
Merci d’envoyer vos réponses via mon profil ou via la messagerie geocaching.com, ne les donnez pas dans votre log.
Vous pouvez loguer la cache "found it", je vous contacterai en cas de problème.

1) Quelle est la largeur du monticule visible sur la falaise (distance en 1 et 2 sur la fig.1) ? Pour la trouver, le plus simple est d'utiliser votre gps en vous rendant aux 2 points indiqués.

2) Quelle est l'hypothèse la plus souvent privilégiée pour interpréter la formation des monticules et cuvettes ?

3) Quelle est la "durée de vie" estimée de ce type de structure ?

4) Comment nomme-t-on les 2 types de discordance se formant lors du remplissage des cuvettes ?

5) L'eustatisme a joué un rôle important dans la formation de ces ondulations. Mais qu'est-ce que l'eustatisme ?

6) Vous pouvez également ajouter à votre log une photo de vous ou de votre gps aux coordonnées de la cache, avec la falaise étudiée ici en arrière plan (facultatif mais grandement apprécié).






Ripples of statification

Generally, chalk layers have a primitive subhorizontal stratification. On the scale of tens or hundreds of kilometers, the paleo-submarine topography is rarely flat, mountains and valleys reflect the differential subsidence of crustal blocks on which they rely. However, in some parts of Bec-de-Caux, between Saint-Jouin and Yport for example, it is common for ripples of short wavelength and differences are placed at certain stratigraphic levels. Flint cords and hard-grounds perfectly highlight these structures. Etretat is a real laboratory for their study.
The terminology used to describe the undulations varies according to the authors. Here we mean by "mound and throughs" (monticules and cuvettes, in French), terms that do not prejudice or genetic origin or a form too precise, or a geographic location.


fig.1: View of the cliff at the coordinates of the earthcache

Various interpretations have been proposed, but a unique interpretation is unlikely to match every case. Three tracks are advanced:

1) The ripples represent accretionary structures. This is the mound who plays the lead role. It is a form of differential growth from adjacent funds. Organisms (bryozoans, algae, sponges) are involved in trapping sediment. The mound is then similar to bioherms or mud-mounds, with accretion "in the wind" under the current contour effect (Esmerode & Surlyk, 2009).

2) The ripples represent ablation structures (Bosence & Quine, 1991; Mortimore, 2010). This is the throughs that plays the lead role. It is then necessary to see in this hollow form a channel dug in pre-existing deposits. The currents (current of contour, longshore currents, tidal currents) play a role of erosion and moving the chalk particles. The through is in this case a longitudinal structure (axis parallel to the current).

3) The ripples are mixed structures accretion and ablation. They are essentially mechanical response of the background to the continuous action of currents (edge ​​currents, upwelling currents). Mounds and troughs then similar to dunes and hydraulic megaripples, as it can exist in the Gulf of St. Lawrence (Bolduc & Duchesne, 2009) or in the current Eastern Channel (Héquette-Soler & Rufin, 2007). In this case, these structures are transverse (perpendicular to the common axis). This last assumption is that we favor in many cases. It appears from observations of their geometry in 3D on the reef flat made on aerial photos or from the top of the cliff (mounds and troughs of the lower and middle Coniacien). The reef of Bénouville is one of the best examples. The hollow shapes are not linear or meandering appear as would channels. Mounds and depressions are structures in 3D, but elongated elliptical with an axial termination.


fig.2: Platier of Bénouville showing structures mounds and troughs,
almost perpendicular to the coast line

In each case, the fixity of these structures over time (they are generally not applied as a simple drift) is surprising. The "lifetime" of the form is in the range of 100,000 to a million years. Stabilizing mechanisms (biological fixation for example) could contribute to their outfit.

 

Stratigraphic implications

Some stratigraphic intervals see grow stratification mounds and troughs. They alternate with flat lamination intervals.


fig.3: Thickness variations between the mound and the trough

In the simple case where the corrugations are in phase, it is noted that the sedimentation rate is variable according to the position on a mound (A) or a trough (B). On the mound, sedimentation is higher initially and is reduced when the mound was built. Conversely, it's late as sedimentation is growing in the bowl.

- A first obvious consequence is that the older stratigraphic levels are better expressed or best preserved at the base of a mound, while the most recent stratigraphic levels will be on top of a trough. The search for a synthetic stratigraphic section take into account information where sedimentation is optimal.

- A second consequence is on different lithology chalk at a mound or a trough. Work & Bosence Quine (1991) detailed the microfacies encountered in different positions. The high points are the most sensitive to current and hard-grounds preferentially develop there.

- A third consequence is the existence of slopes on the seabed sometimes above 30 degrees. This represents a potential instability in the chalky sediment that has a low shear angle. Mechanical stress (earthquake, strong swell) may trigger submarine landslides resulting cliff by slumping levels (basal layers circumvented to planing, listric flaws spoon...).

 

Trough filling shapes and mound movement

From an initial form, whatever its origin, sedimentation will take place preferentially in the bowl with a lateral displacement of the filing center, generally towards the SW.


fig.4: filling of sedimentary troughs

Discordance is clearly visible at the point 1 of fig.1:

 

A relationship with the eustatism?

The temporal evolution of mounds and troughs shows a special relationship with the sea level. The digging of troughs is related to sedimentary facies stronger hydrodynamics and lowering sea level. Conversely, filling of the troughs represents a lower hydrodynamics and sea level rise. The relationship with the sequential evolution is clearly analyzed by Lasseur (2008), general progradation atop mounds, demotion in the heart of the troughs.
The sea chalk the Anglo-Paris Basin is generally a NW-SE trough bordered by the S Armorican Massif and the Massif Central and by N bulges (Irish Massif shoal London-Brabant, Rhenish Massif). Exchanges of important water bodies have had to be favored at certain times between the proto-Atlantic Boreal and Tethyan Ocean via this artery. The undulations of the sea floor would be the result and would be greater in shallower areas.


The earthcache

To be able to validate this earthcache, you will have to correctly answer the following questions.
Thank you for sending your answers via my profile or the geocaching.com messaging, don't take it in your log.
You can post your log "found it", I shall contact you in case of problem.

1) What is the width of the visible mound on the cliff (distance between 1 and 2 on Fig.1)? To find it, the easiest way is to use your GPS by going to the 2 points shown.

2) What is the most often favored hypothesis for interpreting the formation of mounds and troughs?

3) What is the "lifetime" estimated for this type of structure?

4) How do we appoint the two types of unconformity formed during filling of the troughs?

5) Eustatism played an important role in the formation of these ripples. But what is the eustatism?

6) You can also add to your log a picture of you or your GPS at the coordinates of the earthcahce, with the cliff studied here in the background (optionnal but strongly appreciated).


Source : http://craies.crihan.fr

Additional Hints (Decrypt)

Ceéiblrm qr irave à zneér onffr !

Decryption Key

A|B|C|D|E|F|G|H|I|J|K|L|M
-------------------------
N|O|P|Q|R|S|T|U|V|W|X|Y|Z

(letter above equals below, and vice versa)



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