Rubanement et diagenèse
 
 

STEINBERG et al. (1983), à la suite de ILJIMA et al. (1978) ont admis que lits et interlits furent déposés séparément. GARRISON (1992) de son côté, propose que, pour les diatomites de Monterey (Californie) et celles de la Formation Pisco (Pérou), les bancs puissent résulter de processus diagénétiques (les diatomites sont massives quand elles sont encore constituées principalement d'opale-A, et stratifiées en bancs quand elles sont transformées en opale-CT. La diagenèse intervient dans la formation du litage dans la mesure où le rubanement est augmenté par une diminution importante de la porosité avec son amincissement corrélatif. Lors de la diagenèse on a vu qu'il y a succession de phases minérales siliceuses et compaction. Il y a alors enrichissement des niveaux les plus riches et dé-silicification des niveaux les plus pauvres, processus conduisant au rubanement. Le rubanement résulte donc, au moins en partie, de processus diagénétiques.

Rubanement et variation relative de la bioproduction et des apports détritiques

• Fluctuation de la bioproductivité des Radiolaires, à dépôt d'argiles constant : cette hypothèse proposée par GARRISON & FISCHER (1969) admettait un flux constant pour la sédimentation argileuse interrompu par des apports supplémentaires de biosilice connectés à un accroissement du nombre de Radiolaires, résultat de blooms planctoniques temporaires. Les argiles et jaspes différeraient alors seulement par leur contenu en silice. Les fluctuations de productivité en Radiolaires peuvent fréquemment être oblitérées par l'action des courants.

• Fluctuations des dépôts à Radiolaires liées aux courants à dépôt d'argiles constant : proposé par McBRIDE & FOLK (1979) et KALIN et al. (1979) la rythmicité du litage des jaspes rubanés résulterait du dépôt périodique rapide de squelettes siliceux par des courants de turbidité. STEINBERG et al. (1983) précisent que, pour les radiolarites de Turquie, deux possibilités devraient être envisagées :
(l) avant leur remaniement, les boues à Radiolaires peuvent être contaminées par des boues de composition voisine à celle du fond argileux, et alors les compositions des jaspes et des lits d'argiles, à la silice près, sont voisines ;
(2) si le silt à Radiolaires n'est pas contaminé ou, au contraire, est mélangé avec un matériau différent en composition de celui du fond continu, les interlits seront presque constants ou au contraire variables, selon que l'origine du silt à Radiolaires varie ou non. Cette interprétation fut aussi adoptée par BARRETT (1982) pour les radiolarites d'Italie du Nord.
• Fluctuations des dépôts de boue liées aux courants à bioproductivité constante : proposé par ILJIMA et al. (1978) et MATSUMOTO & ILJIMA (1983) pour des radiolarites triasiques du Japon: des apports abondants et rapides d'argiles terrigènes comme composant des argiles pourraient être dus à des courants de turbidité, des courants de fond, ou à des suspensions périodiques de sédiments à grains très fins lors de tempêtes. Le changement progressif mais rapide entre le jaspe et les argiles indiquerait un changement drastique dans le processus de dépôt. L'alternance périodique et brutale de lithologies dans les coupes de jaspes rubanés suggère que des dépôts distaux de turbidites sont à l'origine de la composante détritique. Cependant la composition des jaspes et des argiles interstratifiés diffère. Le fond sédimentaire étant ici la boue à Radiolaires, leur composition devrait être relativement constante alors que les interlits détritiques pourraient être à composition soit constante soit variable, selon que les régions de leur source en boue varie ou non. Cette proposition pourrait correspondre à quelques radiolarites paléozoiques de la Montagne Noire, France (STEINBERG et al., 1983).
   Il apparaît donc que divers phénomènes puissent aboutir à un même résultat : les radiolarites litées. Ces processus pourraient intervenir pour un même site à différentes périodes ou au même moment, et par conséquent obscurcir les divers phénomènes.

Laminations

Les jaspes présentent fréquemment des lamines. Certaines proviennent incontestablement des conditions de (re)sédimentation. D'autres lamines en revanche sont expliquées par des variations saisonnières et sont donc considérées comme des varves marines. La partie riche en Radiolaires de chaque varve pourrait refléter un upwelling saisonnier, la partie riche en argile, un lessivage annuel. C'est par exemple le cas pour la Formation de Monterey, pour les sédiments du bassin de Santa Barbara (PISCIOTTO & GARRISON, 1981; SOUTAR et al., 1981) et pour ceux du golfe de Californie (SCHRADER et al., 1980): les lamines riches en tests siliceux et celles riches en argiles sont restreintes aux parties de pente affectées par la zone à oxygène minimum, là où la bioturbation est éliminée (profondeur de 300 à 1 200 m). D'autres dépôts à laminations sont expliqués par une alternance de courants chauds et froids comme c'est le cas pour les dépôts pliocènes de Sicile (RIEDEL & SANFILIPPO, 1978). Il y a donc plusieurs échelles d'alternances (bancs, lamines etc.).

Contrôle climatique

La diagenèse est responsable du litage, tout autant que les courants, mais les bancs sont liés à une variation interne préexistante, et exagèrent donc une discontinuité préexistante.
Les radiolarites téthysiennes de Grèce par exemple apparaissent souvent sous forme de bancs de 4 cm d'épaisseur moyenne (bancs de 2 à 5 cm pour la plupart). Cette formation d'environ 60 m comprend alors environ 1 500 bancs. Sa durée est d'environ 32 Ma (Bajocien( ?) à Tithonien (DE WEVER & CORDEY, 1986); un lit (un cycle) correspond approximativement à 21 000 ans. Ce nombre correspond aux précessions des équinoxes (DE WEVER, 1987) dans la théorie de Milankovitch des changements climatiques. Ainsi donc le rubanement des radiolarites de Grèce semble être dû à des changements climatiques liés aux variations de rotation de l'axe de la Terre. Cette hypothèse d'un contrôle astronomique a aussi été retenue par d'autres auteurs pour les dépôts siliceux d'âges différents: MURRAY & PRELL (1992) pour des sédiments plio-quaternaires du bassin d'Owen, et SHIMMIELD (1992) pour le nord-ouest de l'Afrique. Ces auteurs signalent que l'accumulation d'opale correspond à un cycle de 23 000 ans. Ils la corrèlent avec un fonctionnement d'upwelling, la productivité primaire étant liée à des contraintes orbitales. Plus récemment encore SARNTHEIN & FAUGERES (1993) ont fait appel aux cycles de Milankovitch pour expliquer la lamination et les variations du contenu en manganèse de boues à Radiolaires de la bordure orientale de l'Atlantique équatorial.
La variation climatique régulière a été appliquée avec succès pour interpréter les sédiments pélagiques crétacés des régions téthysiennes (DE BOER, 1982). Les périodicités des cycles carbonates-argiles de la Scaglia italienne rentrent bien dans le cadre d'une périodicité de 20 000 ans et sont en bon accord avec les cycles de précession. Une périodicité similaire est établie pour la Maiolica (calcaire blancs à nannofossiles du Tithonien-Aptien téthysien).
De légères modifications de climat ont parfois des effets très importants sur le plancton. L'effet El Nino par exemple diminue la biomasse d'un facteur 10 (HEINZE & WEFER, 1992) et même d'un facteur 20 selon PISIAS et al. (1986). Nous savons aussi que de légères modifications de la productivité planctonique conduisent à de fortes modifications d'abondance et de diversité des Radiolaires dans les sédiments du fond (RENZ, 1976), cette amplification est encore accentuée durant la diagenèse. Ceci peut expliquer une alternance de niveaux riches en Radiolaires avec des niveaux d'argiles azoiques (Radiolaires non conservés). Les argiles des radiolarites litées pourraient correspondre à des périodes d'eaux stratifiées à faible productivité (DE WEVER, 1987). Cette double exagération est susceptible de conduire d'une boue à faibles variations en teneurs relatives en carbonate et en silice à une alternance de bancs de calcaires et de jaspes. On peut ainsi conclure que chaque modification du signal initial (lors de la sédimentation, de la diagenèse, etc.) est accompagnée d'une amplification de la fluctuation dans la roche.

Fréquence des dépôts turbides

Les jaspes lités des Apennins du Nord ne présentent pas le même type d'alternance (lits d'argiles plus épais et de même épaisseur que les lits de jaspes) et résulteraient surtout de turbidites. BARRETT (1982) en estime la fréquence à un événement par 2500 à 10 000 ans.
A cause de nombreux facteurs qui interviennent et biaisent ainsi l'information fournie par le taux de sédimentation (turbidites, redépôt, apport ou dissolution de la silice des tests), BARRETT (1981) considère qu 'il est plus significatif de prendre en compte le nombre d'événements (turbidites) par unité de temps et considère qu'un banc représente une turbidite. Le calcul révèle alors une moyenne de 47 événements/Ma, toujours pour les radiolarites de la série du Pinde-Olonos (Grèce) alors qu'il obtient 100 à 400 événements pour celles d'Italie du Nord. A cette différence importante il convient d'effectuer deux remarques :
(1) Barrett précise aussi que d'après les données sédimentologiques les radiolarites de Grèce et d'ltalie sont de type différent, et implicitement que les bancs ont peut-être aussi une origine différente,
(2) la théorie de Milankovitch explique le rubanement pour les radiolarites de Grèce, mais pas pour celles d'Italie. Ce qui peut ici sembler contradictoire ne l'est pas forcément. En effet, les radiolarites s'étant déposées là où fonctionnaient d'importants upwellings, il se peut que dans les bassins du Pinde-Olonos et Ligure les régimes d'upwellings soient différents : pérennes en Italie, mais dans des conditions plus limites et donc temporaires - en Grèce.
Nous avons donc vu qu'il existait divers types d'alternance (bancs, lamines, etc.) Il convient maintenant de noter que diverses cyclicités sont discernables dans certains dépôts siliceux. PISCIOTTO & GARRISON (1981) par exemple citent des cycles de 3 ordres pour la Formation de Monterey, allant de la saison à plusieurs milliers d'années.

Indices de remaniements.

De nombreux jaspes à Radiolaires ont un aspect homogène. Pourtant une légère attaque révèle souvent (éclaircissement de la surface à HF 2-4 % pendant quelques minutes, ou à HCl à chaud 10-20 % pendant 5 mn pour enlever des argiles et/ou des oxydes métalliques) des indices de granoclassement ou des mouvements synsédimentaires susceptibles d'être rapportés à des courants de fonds, à des turbidites (FOLK & MCBRIDE, 1977), à des contourites (SARNTHEIN & FAUGERES, 1993) et à des slumps.
 
 

A l'échelle de l'affleurement, de l'échantillon, ou de la lame mince, on reconnaît fréquemment, dans des jaspes de séries radiolaritiques, une rythmicité plurimillimétrique à décimétrique comportant une partie grossière et une partie fine. La partie grossière (arénites lessivées) contient plus de 50 % de Radiolaires parmi lesquels les formes globulaires dominent, les tests étant le plus souvent remplis de silice. Des grains de quartz et des fragments pélitiques ("clay clasts") sont associés aux microfossiles. Le granoclassement, presque toujours visible, est le plus souvent normal, mais parfois inverse. Le caractère redéposé de ces sédiments est par là évident. La partie fine (argilites ou argiles) contient de gros Radiolaires remplis d'argiles noyés dans une matrice pélitique composite d'argile et/ou de calcaire micritique et/ou de quartz microcristallin. Les Radiolaires sont moins nombreux que dans la partie grossière, mais sont mieux préservés (présence d'épines) et possèdent une plus grande variété de formes. Le granoclassement est absent ou peu évident. Cette phase représente soit la séquence la plus fine du dépôt d'un courant, soit une sédimentation pélagique in situ, c'est-à-dire un dépôt autochtone. On ne connaît pas le laps de temps qui sépare la sédimentation d'un Radiolaire mort de son redépôt, mais l'observation de lames minces montre que le remaniement affecte souvent les tests emplis de silice (lors d'une diagenèse précoce ?) ; ceci suggère une longue période entre la sédimentation primaire et le remaniement. Des mélanges de faunes comme ceux qui viennent d'être décrits sont fréquents dans les jaspes à Radiolaires. Or l'exhumation, le transport et le redépôt final sont des processus sélectifs basés sur le comportement des tests face aux agents hydrodynamiques. Ces processus semblent être responsables, au moins en partie, de la grande variété des faunes que l'on observe d'un échantillon à l'autre.
Diverses interprétations, selon le contexte, ont été proposées pour expliquer les dépôts biogènes resédimentés :
(1) redistribution des constituants biogènes eux-mêmes sur les flancs d'une ride (NISBET & PRICE, 1974) ;
(2) juxtaposition à une source continentale par exemple dans un fossé actif dans le cas des mélanges de type franciscain (CHIPPING, 1971) ;
(3) redistribution des composants dans les parties les plus basses d'un fond irrégulier (BARRETT, 1982) ;
(4) remaniements résultant de bas niveaux marins avec redistribution sous forme de turbidites, comme pour la Formation de Monterey (PISCIOTTO & GARRISON, 1981).
Toutes ces caractéristiques ont été observées dans les radiolarites et dans les diatomites (PISCIOTTO & GARRISON, 1981).