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Les sols vitrifiés du désert d’Atacama (Chili) : des traceurs d’incendies naturels à la fin du Pleistocène

par Chargé(e) de communication - 18 mai 2017 ( maj : 6 juin 2017 )

Image satellite avec localisation des principaux sites d’observation des verres silicatés de Pica (Chili)
© Crédits Google Earth
En dehors des volcans, les roches vitrifiées sur terre résultent d’incendies spontanés déclenchés ou alimentés par des composés organiques fossiles (charbon ou gaz) qui produisent ce que les géologues appellent des « paralavas » ou laves paradérivées. Mais on connait aussi des verres formés lors d’impact hypervéloces d’astéroïdes. Distinguer entre les deux origines s’avère souvent assez évident en présence de veines de charbon dans le premier cas ou de cratère d’impact dans le second. En l’absence d’évidence directe pour un impact ou d’un contexte géologique favorable pour la formation de paralavas, certains verres ont été interprétés comme le résultat de l’explosion à très basse altitude de matériel cométaire ou astéroïdal. Dans ce cas et par analogie aux explosions nucléaires, l’énergie cinétique de l’astéroide ou de la comète se transforme en radiations suffisamment intenses capables de vitrifier la surface du sol en un temps très court.

En 2012, le Service Géologique Chilien (SERNAGEOMIN) a découvert des sols vitrifiés présents de manière discontinue sur de grandes étendues (une bande longitudinale de plus de 70km de longueur) dans la région de Pica au nord du désert d’Atacama, l’une des régions les plus arides de la planète. Une étude pluridisciplinaire menée par une équipe française impliquant Géoscience Rennes (CNRS / Université Rennes 1), le CEREGE (CNRS / Université Aix-Marseille / IRD / Collège de France), le LPG Nantes (Université de Nantes / CNRS / Université d’Angers), l’IPAG/OSUG (CNRS / Université Grenoble Alpes) en collaboration avec des chercheurs chiliens a démontré que ces verres se sont formés lors d’incendies dans des sols enrichis en matière organique et en plantes silicifiées. Il s’agit de verres silicatés (environ 60% SiO2) très poreux avec une minéralogie témoignant de conditions réductrices extrêmes (sphérules de fer métallique, phosphures et monosulfures de fer, etc.), mais dépourvus d’indice géochimique de contaminant extra-terrestre. Grace à une étude paléomagnétique complétant des datations au carbone 14, au moins deux événements thermiques distincts séparés de plusieurs centaines d’années ont été mis en évidence, ce qui est incompatible avec une origine extraterrestre (explosion d’un bolide à basse altitude).

Photographies de terrain (a, b, c, d) de verres silicatés observés à la surface du désert d’Atacama (nord du Chili). Sous les verres, on peut parfois observer une couche décimétrique d’argiles cuites (b) ou une couche de restes de plantes (d). Ces plantes (d, e) sont fortement silicifiées (f, et image au microscope électronique g) et leur fusion contribue à la formation des verres (e). © Crédits Pierrick Roperch / Jérôme Gattacceca

D’après les observations de terrain, les sols vitrifiés sont distribués principalement dans d’anciennes zones humides où l’on peut encore observer des litières de plantes silicifiées. Le désert d’Atacama a en effet connu des périodes humides à la fin du Pléistocène, contemporaines des phases de développement maximum des grands paléolacs du sud de l’Altiplano Bolivien aujourd’hui représentés par le salar d’Uyuni et le salar de Coipasa. De grandes oasis se sont développées le long du piedmont andin lorsque la nappe phréatique était presque au niveau du sol. De la matière organique et des plantes riches en précipités minéraux (phytolithes) ou partiellement silicifiées se sont accumulés dans le sol des zones humides. Les incendies peut-être ressemblant aux feux de tourbes se sont déclenchés lorsque le climat est devenu plus aride, au moment de l’abaissement de la nappe phréatique. Ces résultats montrent que sous certaines conditions environnementales et climatiques, les températures lors d’incendies spontanés peuvent être suffisamment élevées pour vitrifier les sols. Cette étude conduira certainement à reconsidérer l’origine de certains verres décrits comme verres d’impacts dans d’autres régions du monde (Verre Lybique, mais surtout ceux d’Edeowie en Australie, de Dakhleh en Egypte ou ceux décrits dans des sédiments Miocène d’Argentine), avec des implications pour la quantification de l’aléa lié à l’explosion de bolides dans l’atmosphère de la Terre.

Ces types de verres ont aussi une importance géologique considérable, comme traceurs de potentiels changements climatiques et/ou environnementaux.



Schéma illustrant les principales étapes et conditions nécessaires pour la formation des verres silicatés
a) développement d’oasis pendant les périodes humides de la fin du Pléistocène grâce à l’affleurement de la nappe phréatique et accumulation de matière organique et de plantes riches en silice dans le sol. b) baisse du niveau de la nappe phréatique et assèchement des oasis. c) Formation des verres lors d’incendies dans les sols suivant un processus similaire à celui des feux de tourbe. © Crédits Pierrick Roperch / Jérôme Gattacceca

Source
Roperch Pierrick, Jérôme Gattacceca, Millarca Valenzuela, Bertrand Devouard, Jean-Pierre Lorand, Cesar Arriagada, Pierre Rochette, Claudio Latorre, Pierre Beck. Surface vitrification caused by natural fires in Late Pleistocene wetlands of the Atacama Desert, Earth and Planetary Sciences Letters, 469, 15-26, Avril 2017, doi.org/10.1016/j.epsl.2017.04.009

Contact scientifique local
- Pierre Beck, IPAG/OSUG : pierre.beck@univ-grenoble-alpes.fr

Cette actualité est également relayée par
- l’institut national des sciences de l’Univers du CNRS (INSU)

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