Les traps du Karoo et les extinctions du Jurassique inférieur : dynamique éruptive et perturbations de l’environnement

Thèse de Maud Moulin

Bien que la corrélation temporelle entre mise en place des grandes provinces ignées et extinctions en masse suggère une relation de cause à effet, le détail du mécanisme nous échappe encore. De nombreux facteurs peuvent jouer un rôle clé sur les conséquences destructives de leur mise en place : parmi eux, nous avons choisi de nous concentrer sur leurs rythmes éruptifs. Notre étude porte sur la grande province volcanique de Karoo-Ferrar : âgée d’environ 180 Ma, celle-ci est souvent associée aux perturbations de l’environnement et aux crises biologiques (de second ordre) proches de la limite Pliensbachien-Toarcien (Jurassique inférieur). Quelles peuvent être les raisons de la relative modestie de ces événements biologiques, alors que la province du Karoo a, a priori, une extension et un volume comparables, peut-être même supérieurs, aux traps du Deccan, reliés eux à la crise majeure Crétacé-Tertiaire ? Nous avons échantillonné trois coupes de plusieurs milliers de mètres d’épaisseur au total dans les coulées de basaltes du groupe de Drakensberg, le vestige le plus volumineux du Karoo, et analysé au laboratoire plus de mille échantillons paléomagnétiques et une dizaine d’échantillons géochronologiques (méthode K-Ar Cassignol- Gillot). Nous mettons en évidence deux phases paroxysmales assez brèves séparées par quelques millions d’années. L’étude magnétostratigraphique suggère que la durée de la première phase volcanique (environ 10% du volume total) n’excède pas ~100 ka. La durée de l’événement volcanique majeur (environ 90% du volume) n’a pas excédé 900 ka, voire beaucoup moins. A une échelle de temps plus courte (<1 ka), l’analyse détaillée de la variation séculaire dans chaque coupe échantillonnée permet de montrer qu’elles se sont construites en une succession de “pulses” volcaniques d’une durée inférieure au siècle : pour chacune d’entre elles, l’activité volcanique proprement dite (correspondant à la durée totale de mise en place des coulées mais excluant les périodes de quiescence entre les coulées) n’a pas dû excéder quelques siècles pour la phase 1 et quelques millénaires pour la phase 2. Grâce à leurs directions magnétiques, certains de ces pulses volcaniques ont pu être corrélés sur des distances atteignant 200 km. L’étude combinée des données géochronologiques, géochimiques et paléomagnétiques disponibles pour l’ensemble des traps de Karoo-Ferrar nous conduit à suggérer qu’ils se sont mis en place en un petit nombre de phases paroxysmales dont la durée pourrait ne pas avoir excédé le million d’années. La chronologie de leur mise en place s’accorde avec le rythme discontinu des perturbations environnementales et biologiques du Pliensbachien-Toarcien. Plusieurs scénarios éruptifs sont ainsi discutés. Enfin, ce travail a été l’occasion de reprendre l’analyse de l’unique inversion enregistrée dans le Karoo et décrite par van Zijl dès les années 60 : nous obtenons un chemin de renversement du pôle virtuel très détaillé, appuyé sur plusieurs enregistrements distants. Ce chemin d’inversion assez simple est compatible avec des épisodes éruptifs brefs et peu nombreux, et possède les propriétés des inversions très récentes, beaucoup mieux connues.