Sedimentaire lagen bevatten stratigrafische cycli en patronen die precies de opeenvolging van klimatologische en tektonische omstandigheden onthullen die zich gedurende millennia hebben voorgedaan, waardoor ons vermogen om de evolutie van de planeet te begrijpen en te voorspellen wordt vergroot. Onderzoekers van de Universiteit van Genève (UNIGE), Zwitserland en internationale collega's hebben gewerkt aan een analytische methode die observaties van diepwater sedimentaire lagen combineert en de isotopenverhouding tussen zware en lichte koolstof meet. Ze hebben ontdekt dat de cycli die deze sedimentaire opeenvolgingen accentueren niet alleen te wijten zijn aan de erosie van de bergen die het bekken omringen, maar zijn toe te schrijven aan veranderingen in de zeespiegel. Dit onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Geologie , maakt de weg vrij voor nieuwe toepassingen van isotopenmethoden in de exploratiegeologie.

Het gebied ten zuiden van de Pyreneeën is bijzonder geschikt voor het bestuderen van sedimentlagen. Rotsen worden over grote afstanden blootgesteld, waardoor onderzoekers directe waarnemingen kunnen doen. Turbidieten worden hier gevonden - grote sedimentafzettingen die in het verleden zijn gevormd door onderwaterlawines bestaande uit zand en grind. "We merkten dat deze turbidieten periodiek terugkwamen, ongeveer elke miljoen jaar. We vroegen ons af wat de redenen voor deze cycliciteit waren, " legt Sébastien Castelltort uit, hoogleraar aan de afdeling aardwetenschappen van de faculteit wetenschappen van UNIGE.

De ups en downs van oceanen reguleren sedimentatiecycli

De geologen richtten hun aandacht op 50 miljoen jaar oude Eoceen-afzettingsgesteenten, en ondernam de isotopenprofilering van de sedimentaire lagen. "Elke 10 meter namen we een monster, het meten van de verhouding tussen ¹³ C (zware koolstofstabiele isotoop) en ¹² C (lichte koolstofstabiele isotoop). De verhouding tussen de twee vertelt ons over de hoeveelheid organische stof, de belangrijkste consument van ¹² C, die groter is als de zeespiegel hoog is. De variaties in de verhouding hielpen ons het mogelijke verband met het zeeniveau te onderzoeken, " zegt Louis Honegger, een onderzoeker bij UNIGE. Het onderzoeksteam ontdekte dat de turbidietrijke intervallen geassocieerd waren met hoge ¹² C-niveaus, en kwam bijna altijd overeen met perioden waarin de zeespiegel laag was. Het lijkt erop dat sedimentaire cycli voornamelijk worden veroorzaakt door de stijging en daling van de zeespiegel en niet door de episodische groei van bergen.

Als de zeespiegel hoog is, continentale randen onder een laag ondiep water komen te staan. Omdat de rivieren niet meer kunnen stromen, ze beginnen de sedimenten die ze dragen aan de continentale randen af ​​​​te zetten. Daarom bereikt er zo weinig materiaal stroomafwaarts de diepe bekkens. Als de zeespiegel laag is, echter, rivieren eroderen hun beddingen om de hoogte aan de monding te verlagen; ze brengen hun sediment rechtstreeks naar de continentale hellingen van de diepe bekkens, het creëren van een lawine van zand en grind. Bijgevolg, als de variaties van het zeeniveau bekend zijn, het is mogelijk om de aanwezigheid van grote sedimentaire ophopingen door turbidieten te voorspellen, die vaak grote hoeveelheden koolwaterstoffen bevatten, gretig gezocht in exploratiegeologie.

Stabiele koolstofisotopen meten:een nieuwe indicator van reservoirgesteenten

Het onderzoek voorziet in een nieuwe rol voor het gebruik van koolstofisotopen. "Vanaf nu, " vervolgt Castelltort, "We weten dat door de verhouding te berekenen tussen ¹³ C en ¹² C bemonsterd in soortgelijke hellingafzettingen dichtbij continenten, we kunnen een indicatie hebben van het zeeniveau, wat betekent dat het mogelijk is om de verdeling van sedimentair gesteente in de ondergrond te voorspellen."

In aanvulling, deze meting is relatief eenvoudig uit te voeren en levert nauwkeurige gegevens op - een echte aanwinst voor wetenschaps- en mijnbouwbedrijven. De studie benadrukt ook het belang van de zeespiegel, die een metronoom zijn van de sedimentaire geschiedenis van de aarde. "Natuurlijk, " concludeert Honegger, "tektonische vervorming en erosie zijn belangrijke factoren bij de vorming van sedimentaire lagen, maar ze spelen een secundaire rol bij de vorming van turbidietophopingen, die voornamelijk verband houden met veranderingen in het zeeniveau."