Evolution du champ magnétique

Aux grandes échelles de temps, roches et sédiments permettent d’étudier la succession des excursions et inversions de polarité du champ géomagnétique. En plus des données directionnelles, les roches ignées fournissent des valeurs absolues de l’intensité du champ géomagnétique ambiant lors de leur mise en place, donc à des instants précis dans le temps, tandis que les sédiments marins permettent d’obtenir un enregistrement plus continu des intensités géomagnétiques, mais en valeurs relatives et lissées. Sur les continents, les sédiments lacustres, spéléothèmes et loess contribuent à améliorer la couverture spatiale de ces données paléomagnétiques.

L’enregistrement paléomagnétique des loess

Contact : Yohan Guyodo

Au cours des années 1980, il a été établi que les séquences de loess (dépôts limoneux glaciaires, déposés par les vents et très homogènes en composition et granulométrie) et paléosols (développés sur le loess pendant les interglaciaires) étaient des enregistreurs efficaces des inversions du champ géomagnétique. Cependant, la position stratigraphique de ces inversions n’est pas nécessairement synchrone d’un site à l’autre, une même inversion pouvant se localiser dans une unité de loess ou bien dans une unité de paléosol. Cette observation soulève des questions quant à la qualité de l’enregistrement paléomagnétique dans ces séries sédimentaires. En effet, bien que le sédiment éolien puisse acquérir une aimantation rémanente post-dépôt, cette dernière peut ensuite être altérée par un ou trois des événements suivants: pédogenèse, enfouissement, ou conditions environnementales locales. Quantifier leur impact sur l’aimantation rémanente naturelle des séries de lœss et paléosols revêt donc un intérêt majeur. En comparaison aux nombreuses études expérimentales ou analytiques qui ont été menées sur le processus d’acquisition de la rémanence dans les sédiments marins, très peu concernent ces sédiments continentaux. Cette situation est très regrettable, compte-tenu du potentiel des enregistrements de la variation paléoséculaire dans les loess, pouvant conduire à une géochronologie à haute résolution pour ces sédiments continentaux Quaternaires et à combler l’écart de données qui existe dans la couverture spatiale des enregistrements paléomagnétiques sur les continents. Dans ce contexte, nous étudions le mécanisme d’acquisition de l’aimantation naturelle dans les loess, ainsi que l’impact de la pédogénèse puis de l’enfouissement sur le signal paléomagnétique, par le biais d’expériences de laboratoire sur matériaux naturels et synthétiques, et de simulations numériques.

Les extrêmes de la fréquence des inversions géomagnétiques

Contact : Yves Gallet

La fréquence des inversions de polarité du champ géomagnétique permet d’étudier son comportement à très long terme, à des échelles de temps allant du million d’années à plusieurs centaines de millions d’années. Il est généralement considéré qu’elle reflète la vigueur de la convection dans le noyau, elle-même contrainte par la dynamique du manteau. Ces dernières années, nos études magnétostratigraphiques effectuées sur des séries sédimentaires de Sibérie ont porté sur deux phénomènes extrêmes : 1) la confirmation de l’existence d’un superchron, c’est à dire un intervalle de même polarité magnétique pendant plusieurs dizaines de millions d’années, daté vers un milliard d’années ; 2) la mise en évidence d’une fréquence des inversions géomagnétiques de plus de 20 inversions par million d’années durant le Cambrien moyen, vers 500 Ma. Cette hyperactivité du processus à l’origine des inversions géomagnétiques est sans aucune comparaison avec la situation connue au travers des 150 derniers millions d’années, marquée par des fréquences inférieures à 5 inversions par million d’années. Un autre fait remarquable est qu’à la fin du Cambrien moyen, la fréquence des inversions géomagnétiques aurait chuté brutalement, en moins de 5 millions d’années, de ce niveau extrême à une valeur faible de l’ordre de 1 à 2 inversions par million d’années. Cette évolution pourrait refléter une transition à l’échelle du million d’années, peut-être par le biais d’un effet de seuil, entre deux régimes de fonctionnement de la géodynamo.

Section sédimentaire de Khorbusuonka (Sibérie) d’âge Cambrien, vers 500 Ma (photo Y. Gallet)

Section sédimentaire de Kartochka (Sibérie) datée vers un milliard d’années (photo Y. Gallet)