[Source : CNRS-INSU]
Des fjords fossiles de 300 millions d’années dans le désert de Namibie : un instantané de la glaciation tardi-paléozoïque
A l’évocation des littoraux de Norvège, du Groenland ou du Canada, une image s’impose immédiatement : les fjords. Spectaculaires reliques morphologiques de la dernière ère glaciaire que notre planète ait connue, ces profondes vallées creusées par la glace et envahies par la mer ont depuis longtemps suscité la curiosité des géoscientifiques, et ainsi permis une meilleure compréhension de cette glaciation qui a débuté il y a environ 2.5 millions d’années. Pierre Dietrich, postdoctorant à Géosciences Rennes, et ses co-auteurs ont publié dans la revue Geology ce mois-ci le premier exemple de fjords « fossiles », datant d’une glaciation ancienne, dans le nord-ouest de la Namibie. La caractérisation sédimentologique et géomorphologique de ces paléofjords offre une perspective sans précédent sur la glaciation tardi-paléozoïque survenue il y a quelques 300 millions d’années durant laquelle la majeure partie du Gondwana, située proche du pôle sud, était recouverte de glace.
En ce printemps australe 2019, une équipe internationale de sédimentologues, géomorphologues et paléclimatologues de Géosciences Rennes, l’US Geological Survey, l’University of California Davis (USA) et la Wien Universität (Autriche), explore les désertiques plateaux du Kaokoland, dans le nord-ouest de la Namibie. Ces plateaux sont disséqués par de profondes vallées au profil en U, dans lesquelles coulent d’intermittentes rivières (Fig. 1). Sur le fond et les flancs verticaux de ces vallées sont observées de magnifiques stries d’érosion glaciaire (Fig. 2A et 2B) attestant que des masses glaciaires se sont écoulées dans ces vallées. Ces marques de fluage glaciaire sont si exceptionnellement préservées et semblent si récentes qu’il a d’abord été pensé qu’elles étaient les traces d’une glaciation récente ! Une étude sédimentologique attentive a cependant révélé que ces stries glaciaires sont en fait exhumées de dépôts sédimentaires, dont de nombreux vestiges sont visibles dans ces vallées : des dépôts très grossiers, des conglomérats situés immédiatement par-dessus les stries glaciaires sont interprétés comme des moraines frontales (Fig. 2C), et les nombreux blocs erratiques originaires de plusieurs centaines de kilomètres de distance (Fig. 2D), ayant traversé des limites de bassins versants, ce qui atteste de la présence de masses glaciaires très épaisses. Accrochés aux parois verticales striées, des dépôts conglomératiques sont interprétés quant à eux comme des moraines latérales déposés par des glaciers de vallées. Leur épaisseur a été déduite de l’élévation de ces dépôts par rapport au fond de la vallée et atteignait quelques centaines de mètres ! Les dépôts sédimentaires ont été datés par corrélation stratigraphique avec des dépôts similaires dans des régions voisines à 299 millions d’années. Ainsi, les sédiments glaciogéniques et les stries trouvées par cette équipe internationale en plein cœur du désert namibien sont les vestiges de la glaciation tardi-paléozoïque (300 millions d’années). Cette étude des morpho-structures glaciaires apporte un éclairage nouveau sur les événements climatiques, sédimentaires et glaciaires qui ont caractérisés cette glaciation à l’échelle du nord namibien.
Un instantané de la glaciation tardi-paléozoïque
Il y a quelques 300 millions d’années, le sud-ouest gondwanien, formé de l’Afrique et de l’Amérique du sud, se trouvait à proximité du pôle sud et était recouvert de glace. En Namibie, durant le maximum glaciaire, un inlandsis de plusieurs kilomètres d’épaisseur nucléé par accumulation de neige sur le craton du Congo flue en direction du Brésil, alors accolé, l’Atlantique sud n’existant pas encore. C’est probablement durant cette phase d’extension glaciaire maximum que les fjords, les vallées glaciaires, ont été creusés (Fig. 3). Plus tard, probablement à la faveur d’une amélioration climatique, les glaces s’amincissent assez pour être entièrement circonscrites aux vallées, et déposent les moraines latérales sur les flancs de ces vallées. A ce stade, les glaces alimentaient probablement l’actuel Angola vers le nord, et non plus le Brésil, la forme et l’orientation des vallées contrôlant alors la direction d’écoulement. La phase de déglaciation est ensuite caractérisée par un retrait progressif des glaces, et le dépôt de moraines frontales, jusqu’à la déglaciation totale des vallées. Celles-ci, libres de glace, ont été envahies par la mer, -et formaient donc des fjords !- sur lesquelles dérivaient des icebergs détachés de la masse glaciaire résiduelle en amont, comme en attestent les débris délestés trouvés dans les sédiments marins couvrant les dépôts glaciaires (Fig. 2E).
Des paysages fossiles exhumés
Le relief actuel du désertique Kaokoland correspond à un paysage glaciaire relique vieux de 300 millions d’années ! L’exceptionnelle préservation de ces paysages fossiles, sans précédent pour une glaciation ancienne, tient au fait que ceux-ci ont été enfouis sous d’épaisses accumulations sédimentaires et volcaniques après la glaciation. En effet, après le retrait glaciaire, ces vallées ont été progressivement comblées par des dépôts marins puis continentaux (sédiments fluviatiles et colluviaux) pendant 170 millions d’années, puis par les très épaisses (plusieurs centaines de mètres à plusieurs kilomètres) coulées de lave liées à la grande province ignée (Large Igneous Province) du Paraná-Etendeka, lors de l’ouverture de l’Atlantique sud. Plus récemment, à la faveur du soulèvement de l’Afrique sous l’effet ascendant du superplume mantellique africain, l’érosion préférentielle des sédiments et des laves (Fig. 2F) constituant le remplissage de ces fjords, plus meubles par comparaison aux roches métamorphiques de l’encaissant, a permis l’exhumation de ces spectaculaires reliques morphologiques. Ce réseau de fjords fossiles a fait l’objet de l’Image of the Day de la NASA (https://earthobservatory.nasa.gov/images/148822/fossil-fjords-in-namibia) : ces fjords fossiles, à l’image des fjords actuels de Norvège et du Groenland, sont parfaitement visibles sur les modèles numériques de terrain et les photographies satellites (Fig. 1A).
Référence
Pierre Dietrich, Neil P. Griffis, Daniel P. Le Heron, Isabel P. Montañez, Christoph Kettler, Cécile Robin, François Guillocheau; Fjord network in Namibia: A snapshot into the dynamics of the late Paleozoic glaciation. Geology 2021;; 49 (12): 1521–1526. doi: 10.1130/G49067.1
Pour en savoir plus :
Le press release de la Geological Society of America : https://www.geosociety.org/GSA/News/pr/2021/21-50.aspx
Figure 1 : (A) Modèle numérique de Terrain du Kaokoland. Les vallées actuelles, mises en évidences par les tiretés blancs, correspondent à des fjords fossiles datant de la glaciation tardi-paléozoïque, et récemment exhumés. (B) Photographie de terrain d’un fjord fossile exhumé, dans lequel coule une intermittente rivière. La forme de cette vallée correspond exactement à la forme originelle du fjord !
Figure 2 : Structures d’érosion glaciaire et sédiments glaciogéniques trouvés dans les vallées (A) Stries glaciaires sur le fond et les flancs (B) des vallées glaciaires. (C) dépôts conglomératiques très grossiers interprétés comme une moraine frontale ; (D) bloc érratique de plusieurs m3, associé au dépôt des moraines latérales ; (E) débris delestés attestant de la présence d’icebergs sur les mers postglaciaires , (F) butte témoin de la pile sédimentaire et volcanique constituant la remplissage des fjords
Figure 3 : modèle d’évolution des fjords de Namibie et de la glaciation tardi-paléozoïque sur cette région.
