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Quelques généralités sur les radiolaires dans les séries géologique

Dossier - Radiolaires, bijoux microscopiques
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Les radiolaires, plancton siliceux marin, contribuent, comme d’autres organismes du plancton à la constitution de roches. Ces organismes sont longtemps restés mal connus. Ce sont des organismes petits et complexes, d’une grande beauté, très utiles pour dater les roches comme pour reconstruire des paléoenvironnements.

  
DossiersRadiolaires, bijoux microscopiques
 

1 - Périodes propices à la formation des radiolarites

La sédimentation siliceuse s'est effectuée à certaines époques particulières.

Parmi les roches siliceuses biogènes, les radiolarites du Jurassique supérieur sont les plus connues à travers le monde. Ces dépôts constituent fréquemment les premiers sédiments déposés sur la nouvelle croûte océanique au Mésozoïque (aujourd'hui il s'agit de boues carbonatées). Le Jurassique moyen-supérieur représente donc une époque particulièrement favorable au dépôt de silice (dont la silice biogène) dans les océans. L'abondance des Radiolaires à cette époque a conduit à différentes hypothèses, la plus convaincante pour le domaine téthysien étant celle d'upwellingsUne telle interprétation semble raisonnable étant donné que les Radiolaires sont alors les seuls organismes siliceux pouvant utiliser la silice, les Diatomées ne s'étant développées de manière importante qu'au Crétacé supérieur (Burckle, 1978).

2 - Stratifications

Les radiolarites sont souvent bien litées et alternent avec des argiles siliceuses. Plusieurs processus peuvent expliquer ce rubanement : ségrégation diagénétique de la silice à partir d'une boue initialement sub-homogène, épisodes d'abondance et de faible production de Radiolaires alors que le taux de sédimentation non biogène reste constant, épisodes à fort taux de sédimentation biogène dû à des courants alors que le taux de sédimentation de la composante non-biogène est constant, épisodes à taux de dépôt détritique fin important alors que le taux de dépôt biogène est constant.

 a et b. Variations des apports en silice (a) ou en argile (b), autre composant constant. La ligne en hachures illustre l'effet, hypothétique, d'un taux de conservation constant de la silice indépendemment de l'apport.

a : apport d'opale (en g/cm2/ 103 a) variant d'un facteur 2,5. L'accumulation d'argile est constante, à un taux comparabe à celui des argiles rouges. Des oscillations symétriques produisent une séquence de lits siliceux épais et d'interlits pélitiques fins ; les variation du taux d'accumulation d'opale, le contenu  en silice et les épaisseurs des bancs sont amplifiés par la corrélation positive qui existe entre apport d'opale et taux de préservation de la silice (effet de seuil).
b : le taux d'apport des argiles varie d'un facteur 2,5. L'apport d'opale est constant (en g/cm2/ 103 a) ; les oscillations symétriques produisent des niveaux pélitiques épais et des bancs siliceux fins.

c. Des variations du flux d'opale avec apport constant d'argiles (ou de carbonate) produisent des bancs épais siliceux et de fins niveaux argileux (1) ; des apports plus importants de silice produisent des lits de cherts plus épais et un rapport silice/argile plus élevé ; l'addition d'un apport de carbonate constant produit une intercalation de niveaux calcaro-siliceux avec des niveaux holosiliceux (cherts ou silexites) (2).

d. Des oscillations d'apports en argiles produisent d'épais niveaux pélitiques et de fins niveaux siliceux ; des apports plus importants d'argile conduisent à des niveaux pélitiques plus épais et à un plus faible rapport opale/argile (3) ; des cycles avec des variation d'apports carbonatés (4) produisent des calcaires à rognons siliceux (jaspe, silex, silexites...) résultant d'une redistribution de la silice et du carbonate.

e et f. Variations des composants en phase (e) et en décalage de phase(f).

e : des oscillations simultanées d'opale et de carbonate avec apport constant d'argile produisent des intercalations répétées de fins niveaux pélitiques et d'épais bancs de carbonate à rognons siliceux (5).
f : des oscillations déphasées d'opale et de carbonate produisent des séquences de calcaires à silexite à pourcentage variable d'argile mais sans niveaux purement pélitiques (6).  

Divers phénomènes peuvent aboutir à un même résultat : les radiolarites litées. Mais on ne peut que deviner, généralement, les causes premières  : variations cycliques des climats, origine eustatique...

3 - Profondeur de dépôt des radiolarites

On a vu que les Radiolaires sont les plus fréquents dans la partie superficielle de la colonne d'eau, et que beaucoup d'entre eux sont symbiotiques avec des algues (zooxanthelles, Dinoflagellés, Anderson, 1983); ce qui explique que ces organismes, ainsi que d'autres microfossiles typiquement pélagiques, se rencontrent dans des sédiments déposés sous faible tranche d'eau tels les calcaires de Solenhofen (Barthel, 1970). De même les diatomites de la Formation de Monterey et les sédiments actuels du bassin de Santa Barbara (Californie) sont presque côtiers et de profondeur modeste, environ 500 m selon Pisciotto & Garrison (1981). Des Radiolaires existent donc dans des faciès dont les milieux de dépôt sont très variables et il est injustifié d'admettre une origine profonde pour tous les dépôts contenant des Radiolaires.

Des équivalences d'environnements peuvent être trouvées dans des dépôts actuels : le bassin de Santa Barbara (au large de la Californie), les pentes du golfe de Basse Californie (Mexique), les pentes au large de Guaymas (Sonora, Basse Californie, Mexique) la partie supérieure du talus au large de Callao et Pisco (Pérou), au large de l'Afrique tropicale (Sarnthein & Faugères, 1993), le bassin d'Owen,... Les dépôts laminés n'y sont pas très profonds : 500-600 m pour le bassin de Santa Barbara, 300 -1 300 m pour le bassin de Guaymas et 300-800 m dans le nord ouest de l'Océan Indien (Ingle, 1981).

Séquence de dépôt liée aux upwellings (A) et distribution des divers faciès siliceux (B) (à partir des dépôts néogènes du Pacifique, d'après Garrison, 1992)

a : porcelanites finement litées (HST et LST) ; b : dépôts siliceux massifs (HST) ; c : alternance de roches massives et laminées, paraséquence en HST ; d : cherts, faciès de bassin distal ; OMZ : zone à minimum d'oxygène ; LST : lowstand system tract ; TST : transgressive system tract ; HST : highstand system tract.

Le lieu de dépôt des sédiments siliceux n'est pas nécessairement profond, mais suffisamment pour que les sédiments siliceux ne soient pas balayés par des vagues ou des courants de surface, et sous la CCD pour éviter une dilution par des composants carbonatés.

4 - Comparaison avec les argiles rouges des grands fonds

Les radiolarites, étant la plupart du temps de couleur rouge-chocolat, ont été comparées aux argiles rouge-chocolat des grands fonds.

Il est maintenant établi que cette comparaison est incorrecte. Les deux seuls points communs sont le dépôt sous la CCD et la couleur. 

5 - Radiolarites et roches volcaniques

On a souvent souligné la proximité de radiolarites et de roches volcaniques. Une association génétique a même été proposée. Il est en effet tentant d'établir une liaison de premier ordre, entre présence de Radiolaires, qui ont besoin de silice pour leur test, et silice libérée dans l'eau de mer par le volcanisme. Relation simple et directe mais en apparence seulement. En effet le volcanisme libère de la silice dans l'eau, certes, mais s'il favorisait la prolifération du plancton siliceux, les Radiolaires devraient être plus abondants dans le plancton au-dessus des dorsales médio-océaniques. Or il n'en est rien. Les Radiolaires prolifèrent là où la nourriture abonde. Ce qu'il faut aux Radiolaires, c'est avant tout de l'énergie pour assimiler la silice de l'eau de mer.
Dans la filiation Radiolaires-radiolarites, le plancton ne représente que le premier maillon. La dissolution et la diagenèse en sont d'autres. Le volcanisme permet à l'eau d'être moins sous-saturée en silice et donc moins agressive. La silice biogène a alors la possibilité d'être sédimentée et le signal planctonique de nous parvenir. C'est en cela que les radiolarites peuvent être liées au volcanisme.

En résumé : le volcanisme ne favorise pas le développement des Radiolaires, il favorise leur préservation.