Bassin sédimentaire

Le bassin sédimentaire du Tarim avec le désert du Taklamakan, un bassin intermontagnard sans drain. En bas à droite les hauts plateaux du Tibet

Un bassin sédimentaire est une zone qui est approfondie dans la partie la plus élevée de la lithosphère à la suite des mouvements d'affaissement de la croûte terrestre et qui est remplie de sédiments au cours des périodes géologiques .

géologie

Émergence

Coupe à travers le bord nord-ouest du bassin de Molasse à Hegau . Le sous-sol, représenté ici uniquement par son unité rocheuse la plus haute, le Jura Blanc , plonge vers le sud-est, alourdi par la croûte épaissie dans la région des Alpes, et l'épaisseur de la mélasse (USM, OMM, OSM) augmente en conséquence au sud-est.

L' affaissement local ou régional de la croûte terrestre au- dessous du niveau de la base d'érosion locale ou régionale est déterminant pour la formation de bassins sédimentaires . Les bassins sédimentaires qui subissent actuellement des affaissements et des sédiments absorbants sont appelés bassins sédimentaires actifs . Ceux qui récemment ne subissent plus d'affaissement et dans lesquels rien ne se dépose ou dont le remplissage est même érodé sont appelés bassins sédimentaires fossiles .

La subsidence à l'échelle régionale est souvent causée par l'expansion tectonique de la croûte terrestre, grâce à laquelle différents types de bassins d'expansion peuvent être distingués dans différents scénarios tectoniques des plaques, entre autres. Bassins Backarc ( subduction ), bassins ferroutage ( collision ), bassins tirants (divers) et rifts (divergence). En outre, d'autres causes et mécanismes d'affaissement (à grande échelle) sont discutés, y compris

  • filiale isostatique
    • par des déficits de masse dans le sous-sol de la croûte continentale épaissie, par exemple à la suite de l'arrachement de la croûte océanique subductée sous un orogène ("slab breakoff") ou à la suite d'une "érosion thermique" par un panache ascendant *
    • par métamorphose thermique avec augmentation de densité dans la partie inférieure de la croûte terrestre relativement épaisse, également causée par une anomalie thermique dans le manteau terrestre en dessous *
  • affaissement thermique - est effectué par refroidissement et contraction conséquente et augmentation de la densité de la croûte terrestre chauffée autrefois et est la cause de la formation de bassins sédimentaires ou de l'affaissement continu dans les régions intracontinentales tectoniques calmes et les marges passives observées
  • charge tectonique des zones crustales fortement épaissies - est considérée comme la cause de la formation de bassins d'avant-pays (cf., entre autres, bassin de Molasse )
  • charge sédimentaire - est considérée comme un facteur de soutien pour l'affaissement de bassins sédimentaires déjà actifs
* si l'échauffement de la croûte par l'anomalie thermique est insuffisant pour annuler l'effet provoqué par l'érosion thermique ou la métamorphose ou même pour provoquer un soulèvement net de la croûte terrestre

La migration de la roche salée du sous-sol au cours de l' halocinèse entraîne la formation de dépressions à relativement petite échelle. Les bassins sédimentaires à très faible empreinte peuvent également être le résultat d' une activité volcanique ou d'une altération . Les sédiments de l' Éocène de la fosse Messel, connus pour leurs fossiles de mammifères, ont été déposés dans un lac maar , et les formes creuses dans lesquelles les couches géologiquement un peu plus jeunes d' Oberleichtersbach et de Sieblos dans le Rhön ont été déposées sont interprétées comme des dolines d'effondrement .

Caractéristiques

Un bassin sédimentaire est divisé structurellement grossièrement dans le remplissage constitué de sédiments et de roches sédimentaires , mais aussi dans une grande mesure, un épanchement volcanique et des digues et des sédiments pyroclastiques peuvent inclure, et dans le substrat rocheux abaissé ou le membre de base entourant le sous-sol le remplissage et aux marges . La disposition d'un bassin sédimentaire dépend du mécanisme de sa formation. Une simple expansion tectonique crée généralement des structures allongées, les bassins à démontage et les bassins créés par affaissement thermique peuvent également avoir des formes plus arrondies. Les marges continentales sont également appelées bassins sédimentaires, bien qu'elles ne soient limitées que d'un côté par une zone élevée.

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Contact ouvert entre le remplissage de sédiments et le sous-sol au bord du bassin de Fundy: les grès rouges et arcotiques de la Formation de Wolfville (au sens traditionnel; Trias supérieur moyen ou inférieur, Supergroupe de Newark ) se chevauchent à partir du centre de l'image, jusqu'à la gauche avec une épaisseur croissante, une discordance angulaire une pente, partiellement visible pliée alternance de gris noirâtre et l' argile , le limon et les grès de la formation de Horton Bluff ( moins de carbone ); Rainy Cove, côte sud du bassin Minas, baie de Fundy , Nouvelle-Écosse , Canada.
Représentation simplifiée d'un bassin sédimentaire, ici sous la forme d'un demi-fossé, dans un schéma bloc. Le sous-sol est représenté en gris, les sédiments delta sont jaunes, les éventails de gravats sont verts et les autres sédiments sont bruns.

La quantité d'affaissement du sous-sol par unité de temps ( taux d'affaissement ), qui est généralement de l'ordre du millimètre par an, augmente généralement du bord au centre d'un bassin sédimentaire. Étant donné que les zones à plus fort affaissement peuvent absorber plus de sédiments que celles à faible affaissement, l'épaisseur du remplissage du bassin diminue généralement du centre du bassin vers les bords. Les bassins d'origine tectonique sont caractérisés par des failles dites de bord de bassin (voir faille ), où, en particulier dans les bassins sédimentaires fossiles partiellement érodés, le remplissage est relativement nettement délimité du sous-sol en bordure. Mais même plus loin dans le bassin à l'intérieur du substratum rocheux est souvent soumis à des interférences et peuvent avoir des régions de subsidence plus forte et moins sévère, à partir desquelles une structure morphologique interne (paléo) en seuils et creux ou sous-bassins sont fortement caractérisés par les Halokinais , par exemple le bassin nord-germano-polonais). Les sous-bassins, c'est -à- dire les zones de plus grand affaissement, qui ont par conséquent le remplissage de sédiments le plus épais , sont également appelés dépocentres (Sing. Depocenters ). Au cours de l'histoire géologique d'un bassin sédimentaire, ses dépocentres peuvent se déplacer, ce qui est perceptible dans les épaisseurs fluctuantes des différents intervalles de stratification d'âge dans différentes régions du bassin. La mesure dans laquelle l'affaissement se manifeste morphologiquement dans un bassin de sédiments actifs dépend de la quantité de sédiments fournie par unité de temps (vitesse de sédimentation). Si le taux de sédimentation compense ou dépasse complètement le taux d'affaissement, les zones morphologiquement les plus élevées du bassin sont au moins au même niveau que la base d'érosion, aux bords du bassin également au-dessus, sinon elles sont en dessous.

Pétrologie sédimentaire

L'introduction de sédiments dans le bassin a lieu à partir des zones hautes environnantes , qui sont exposées à l' érosion , presque toujours par l'eau courante, c'est-à-dire par les rivières et les ruisseaux ainsi que par les courants océaniques. Dans certaines zones d'un bassin de sédiments qui sont caractérisées par un relief relativement raide, les mouvements de masse tels que la suspension ou les coulées de débris sont importants pour le transport ou l'apport de sédiments.

Lorsque les taux d'affaissement sont élevés, le niveau du bassin tombe souvent en dessous du niveau de la mer, et la mer pénètre alors généralement dans la région correspondante, en particulier aux marges continentales. Les bassins sédimentaires sont donc souvent des bassins maritimes (voir plateau ) à sédimentation marine . Avec des taux d'affaissement plus faibles ou une position très éloignée de la côte, la sédimentation a tendance à se produire dans les lacs et les plaines alluviales . Dans les périodes géologiques, il n'y a souvent pas de frontière nette entre une plaine alluviale ou côtière et le bassin maritime adjacent, mais celle-ci se déplace avec l' élévation ou la baisse du niveau relatif ou absolu de la mer (voir transgression et régression ).

Dans les bassins marins ou lacustres dans les climats tropicaux, la précipitation in situ -Aus de carbonate de calcium («chaux») ou de sels relativement facilement solubles ( évaporites ) joue également un rôle important dans la sédimentation.

Les premières couches déposées dans un bassin sédimentaire tombent avec un affaissement continu dans une profondeur de plus en plus grande, sont le poids des couches déposées par la suite compressées ( compactage ) et à long terme dans les roches sédimentaires telles que le grès ou le mudstone transformé ( diagenèse ). Dans les bassins sédimentaires continentaux contenant souvent les couches plus jeunes (supérieures) de gravier et d'autres matériaux meubles, réservoir important de l' eau souterraine utilisable en eau potable .

Dans les formations montagneuses , les zones crustales étendues, sur lesquelles s'étaient formés des bassins sédimentaires avec une histoire souvent complexe, sont comprimées (inversées) et les sédiments déposés sont pliés et / ou empilés , parfois avec le sous-sol sous-jacent , parfois aussi profondément enfoncés dans la terre. croûte et sous haute pression et haute température convertie ( métamorphose ). Il n'est pas rare que de grandes parties d'une chaîne de montagnes soient constituées par le remplissage déformé de bassins sédimentaires, par exemple les Alpes et l' Himalaya , dont les roches proviennent en grande partie des dépôts sur les bords de l' océan Téthys . De l'observation que les sédiments marins se trouvent aujourd'hui dans les hautes montagnes, la théorie géosynclinale , qui est aujourd'hui dépassée, est née .

Dépôts

Au cours de l'affaissement progressif, des milliards de tonnes de restes de plantes mortes (y compris des algues ) se rassemblent dans la zone d'affaissement et sont progressivement recouverts de gravier, de sable et de couches d'argile . Lorsque cela est fait en l' absence d'air , les résidus organiques peuvent former du charbon , du pétrole brut et du gaz naturel . La houille ou la maturation thermique des restes est favorisée par le naufrage supplémentaire du bassin de sédiments, le dépôt continu et la température croissante du sous-sol .

Présence de bassins sédimentaires

Des exemples de bassins sédimentaires en Europe centrale sont

Des exemples de bassins sédimentaires en dehors de l'Europe centrale sont

Importance économique et culturelle des bassins sédimentaires

Les grandes plaines - dont une grande partie provient de bassins en train de couler - ne sont pas seulement un bon sol pour la colonisation , l' agriculture et l' industrie , mais aussi de nombreuses ressources naturelles à démontrer. Étant donné qu'une grande partie de l'humanité vit également dans les zones plates et vallonnées des paysages de bassins et que de nombreuses ressources minérales - surtout le pétrole, le gaz et le charbon - se trouvent dans les bassins sédimentaires, celles-ci ont été soigneusement examinées et utilisées pendant des siècles. Aujourd'hui encore, les bassins sédimentaires, en particulier en dehors de l'Europe et de l'Amérique du Nord, font l'objet d'une exploration commerciale intensive, en partie parce que les ressources minérales des bassins sédimentaires des pays industrialisés sont depuis longtemps sujettes à une dégradation.

Les ressources minérales typiques des bassins sédimentaires sont

Littérature

  • Andreas Schäfer: Sédiments clastiques et stratigraphie séquentielle. Spectrum Academic Publishing House, Heidelberg, Berlin 2004, ISBN 978-3827413512
  • Gary Nichols: Sédimentologie et stratigraphie. Wiley-Blackwell, Chichester 2009, ISBN 978-1-4051-3592-4

Preuve individuelle

  1. ↑ Heinz-Jürgen Brink: Les panaches du manteau et le métamorphisme de la croûte inférieure et leur influence sur l'évolution du bassin. Géologie marine et pétrolière. Vol. 26, n ° 4, 2009, pp. 606–614, doi: 10.1016 / j.marpetgeo.2009.02.002 ( accès alternatif au texte intégral: ResearchGate )
  2. ↑ Erlend Martini (Ed.): Communautés fossiles du gouffre d'Oberleichtersbach (Oligocène). Courier Forschungsinstitut Senckenberg, volume 260, Swisserbart, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-510-61389-2 .
  3. ↑ Erlend Martini, Peter Rothe: Sieblos au Wasserkuppe: Forage de recherche dans un ancien lac tertiaire. In: Erlend Martini, Peter Rothe (éd.): L'ancien gisement tertiaire de fossiles Sieblos sur le Wasserkuppe / Rhön. Geologische Abhandlungen Hessen, Volume 104. Hessisches Landesamt für Bodenforschung, Wiesbaden 1998, ISBN 3-89531-806-X , pp. 7-27.