Les Évaporites
Matériaux singuliers, milieux extrêmes
Jean-Marie Rouchy
Marie-Madeleine Blanc-Valleron
Vuibert
PréfaceIX
Introduction1
Chapitre 1. Une sédimentation exclusivement chimique3
Propriétés singulières des minéraux évaporitiques3
Composition des eaux-mères des évaporites5
Encadré 1. Mer, lac, lac-mer... des appellations variées et souvent confuses, 5 - Encadré 2. D'où vient le sel de la mer ? 6 - Encadré 3. Évaporites et congélation, 9
Mécanismes et bilan quantitatif10
Encadré 4. Une surface systématiquement sous le niveau marin, 13
Chapitre 2. Facteurs de la sédimentation évaporitique15
Isolement du bassin et aridité climatique : deux prérequis17
Restriction, 17 - Encadré 5. Des bassins évaporitiques potentiels : la Méditerranée et la mer Rouge. Et pourtant... 17 - Aridité climatique, 19 - Encadré 6. Une idée reçue : évaporites et climat chaud, 20
Différentiel hydrostatique et taux d'évaporation : deux facteurs essentiels peu connus21
Variabilité des environnements évaporitiques23
Encadré 7. Des cas extrêmes de variabilité, 23
Chapitre 3. Modalités de la sédimentation évaporitique27
Vitesse de sédimentation et accrétion évaporitiques27
Profondeur initiale du bassin et subsidence27
Encadré 8. Profondeur du bassin et profondeur de dépôt : ne pas confondre, 28
Cristallisation des minéraux évaporitiques29
Gypse, 29 - Encadré 9. L'influence des substances organiques et des organismes sur la cristallogenèse, 30 - Anhydrite, 34 - Encadré 10. L'anhydrite : un sédiment d'interprétation difficile, 34 - Halite et sels potassiques, 37
Chapitre 4. Fonctionnement des bassins évaporitiques41
Environnements peu profonds et éphémères41
Grands bassins homogènes42
Grands bassins composites46
Chapitre 5. Des environnements évaporitiques récents à actuels51
Un lac salin profond en évolution rapide : la mer Morte51
De l'eau douce aux évaporites marine : le lac Asal (Djibouti)53
Encadré 11. Des évaporites dans les régions polaires, 55
Des évaporites en haute montagne : le bassin de Qaidam en Chine et les salars de l'Altiplano bolivien57
Encadré 12. Les évaporites dans l'univers extraterrestre, 59
Un mécanisme particulier : les évaporites interstitielles des platiers supratidaux60
Évaporites et hydrothermalisme : les « lacs » profonds de saumures sous-marines62
Encadré 13. Les systèmes hydrothermaux peuvent-ils donner lieu à de grandes accumulations salifères ? 64
Chapitre 6. Milieux évaporitiques et vie : un rapport ambigu65
Facteurs limitatifs du développement de l'activité biologique65
Réponse du biota à l'agressivité des conditions du milieu66
Productivité organique et teneurs des sédiments en matière organique70
Encadré 14. Des bactéries anciennes préservées dans la halite, 72
Chapitre 7. Interprétation des évaporites : un parcours difficile et semé de pièges73
Indicateurs minéralogiques74
Indicateurs sédimentologiques74
Approche biologique75
Approche géochimique76
Isotopes stables du soufre, de l'oxygène et de l'hydrogène des sulfates, 76 - Inclusions fluides, 79 - Rapport Br/Cl, 80 - Isotopes radiogéniques : 87Sr/86Sr, 81
Chapitre 8. Des matériaux chimiquement instables83
Transformation gypse-anhydrite83
Encadré 15. Du gypse au gypse : le plâtre, 85
Une transformation sous contrôle biologique : la réduction bactérienne des sulfates et la transformation sulfate/carbonate85
Encadré 16. La saga de l'hydrogène sulfuré et les réactions en chaîne, 87 - Encadré 17. Les carbonates de remplacement de sulfates : un piège sédimentologique, 89 - Encadré 18. La silicification des évaporites, 91
Chapitre 9. Des dépôts labiles : la dissolution des évaporites93
Mécanismes de la dissolution93
Encadré 19. La dissolution des évaporites : une préoccupation pour les aménageurs, 95
Manifestations de la dissolution96
Encadré 20. Une application de la dissolution des évaporites : les cavités souterraines de stockage et d'enfouissement, 98
Chapitre 10. Un matériau instable prompt à la mobilité et à la déformation103
Rhéologie particulière des évaporites104
Diapirisme et rôle des évaporites dans la tectonique106
Encadré 21. Des glaciers de sel... aux coulées de sel sous-marines, 111
Chapitre 11. Des sédiments d'intérêt économique115
Une source de matières premières pour l'industrie115
Encadré 22. L'importance du sel : l'impôt de sel (gabelle) et la monnaie de sel, 116 - Encadré 23. La production du sel, 118 - Encadré 24. Des évaporites aux gemmes : le rôle du métamorphisme des évaporites, 121
Évaporites et hydrocarbures : la fin d'un dogme et les enjeux économiques122
Encadré 25. La conductivité thermique du sel : un bien mauvais isolant thermique, 124
Chapitre 12. Les évaporites sur le territoire français127
Répartition stratigraphique et géographique des évaporites127
Au Paléozoïque, 127 - Au Mésozoïque, 128 - Au Cénozoïque, 129 - Encadré 26. Le gypse du bassin de Paris et les découvertes en paléontologie et minéralogie, 129
Rift paléogène ouest-européen : évaporites marines ou continentales ?132
Structuration du rift et réceptacle des évaporites, 132 - Distribution des évaporites, 135 - Origine controversée des évaporites : marine ou continentale, 137
Chapitre 13. Quelques grands événements évaporitiques141
Dans l'histoire de la Terre141
Rift de l'Atlantique sud à l'Aptien : des évaporites à la transition lacustre-marin142
Systèmes lacustres de rift valleys, 143 - Break-up unconformity, sag basin et dépôts de transition, 144 - Évaporites : transition avec le domaine marin et rôle de l'hydrothermalisme, 145 - Fin de l'épisode salifère : l'établissement des conditions marines ouvertes, 147 - Encadré 27. Évaporites et ouverture océanique : un débat récent, 148
Méditerranée messinienne : un géant évaporitique marin en contexte géodynamique polystructural150
Importance de l'événement : « la crise de salinité messinienne », 150 - Cadre général de la crise, 151 - Répartition des évaporites, 154 - Des conditions marines semi-restreintes aux premières manifestations de la crise, 155 - Au début de la crise, 159 - Une crise en deux étapes majeures, 160 - Fin de la crise, 162 - Restauration brutale des conditions marines, 164 - Causes et conséquences, 165
Conclusion : les évaporites, produits d'une interaction complexe171
Pour en savoir plus175
Autres références bibliographiques citées ou utilisées dans le livre178
Glossaire181
Index185