Hard-grounds

Les hard-grounds

Les hardgrounds (ou hard-grounds indifféremment ou fonds durcis) résultent de l’évolution d’une craie ordinaire soumise à des phénomènes diagénétiques précoces qui l’affectent à moins d’un mètre de la surface du fond marin. Ces phénomènes conduisent à une cimentation et à un durcissement. Un hardground est l’évolution ultime d’un arrêt de la sédimentation qui débute par la transformation en une craie noduleuse.

Les hardgrounds abritent une flore et une faune spécifique adaptées au fond durci. Les organismes (huîtres, bivalves fouisseurs, éponges) peuvent vivre fixés sur le substrat ou forer dans la boue cimentée pour s’y abriter.

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Aspect commun sur la tranche d’un hardground

Voici une petite vidéo pour illustrer la formation des hard-grounds :

On peut suivre différentes phases dans la réalisation d’un hardground complet :

  • Arrêt de la sédimentation.
  • Cimentation diagénétique débutant par un réseau de nodules; une recristallisation s’opère par une calcite hautement magnésienne.
  • Fouissage par les organismes (Thalassinoides) qui rencontrent de plus en plus de mal.
  • Remplissage des terriers.
  • Envahissement par des faunes perforantes ou encroûtantes (Trypanites et Gastrochaenolites).
  • Remplacement de la calcite par des  enduits de minéraux authigènes
    • glauconie (vert, silicate dans lequel l’ion Fe est à l’état ferreux)
    • phosphate (brun),
    • oxyde de fer (rouge),

    en surface ou sur les parois des terriers.

  • Erosion physique ou chimique sur une certaine profondeur.

Ces phases peuvent se traduire par des surfaces d’omission appelées successivement :

  • softground,
  • firmground,
  • hardgrounds/rockground.

 

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Coupe schématique d’un hardground

Pourquoi un arrêt de la sédimentation ?

Si un hard-ground correspond bien à un arrêt de la sédimentation, la cause de cet arrêt n’est cependant pas unique. Deux explications générales peuvent être avancées :

  1.   Des courants de fond interdisent tout dépôt et vont même jusqu’à ôter des couches de craies préalablement déposées. Cette explication semble la mieux adaptée, si l’on observe un ravinement associé au hard-grounds, par exemple ceux du Coniacien inférieur (Navigation, Hope Gap) ou du Coniacien supérieur (HG Veulettes/Middleton).Les courants de fond ont différentes origines :
    • les courants de marée : La Mer de la craie était ouverte sur l’Atlantique et la Thétys. Elle devait donc être balayée par des courants de marée, susceptibles d’induire des chenaux dans les parties les moins profondes . Une telle interprétation est celle de Quine et Bosence (1991) pour les cuvettes d’Etretat. Il s’agit dans ce cas de formes allongées dans la direction du courant. Mais, les courants de marée sont susceptibles également de provoquer des dunes hydrauliques dont l’allongement est, cette fois, perpendiculaire à la direction du courant.
    • les courants de contour : Il s’agit de courants géostrophiques parallèles aux isobathes, pouvant former des « veines » (comme, par exemple, la Veine d’Eau Méditerranéenne actuelle, Hanquiez, 2006) et responsables de dépôts qualifiés de « rides de contour » ou « contouritic drifts ». Cette hypothèse est soutenue par  E. V. Esmerode & F. Surlyk (2009) pour les craies danoises ou celles du Bassin de Paris. Nous souscrivons plutôt à cette théorie.
  2.  Une élévation du niveau de la mer peut également affamer en sédiment une plate-forme qui n’agit plus alors en « usine à carbonates » (carbonate factory). C’est une interprétation issue de la stratigraphie séquentielle. Dans la terminologie séquentielle, le hardground est une surface d’érosion représentant une discordance (unconformity) limitant un ensemble de dépôts. On trouvera préférentiellement un hardground au niveau :
    • de la SB (sequence boundary, diminution la plus rapide du niveau marin relatif),
    • de la MFS (maximum-flooding surface, élévation la plus rapide du niveau marin relatif).

     

    Séquences et variations du niveau marin relatif, d’après Colombié, 2002

    Une telle interprétation est présentée par Mortimore (2010) pour les hard-grounds cénomaniens Rouen et Antifer et les hard-grounds turoniens Tilleul. Il s’agit de hard-grounds extensifs à surface horizontale.
    Gruszczynski et al. (2002) ont étudié les hard-grounds du Turonien supérieur – Coniacien du Kazakhstan et aboutissent à des conclusions similaires. Selon eux, les hard-grounds sont liés à une variation eustatique, pouvant être localement altérée par la tectonique et ils peuvent correspondre à une séquence régressive ou transgressive. Dans les cas étudiés, il s’agit d’une séquence transgressive. La transgression sur une zone plate remanie les sols et relargue à la mer une quantité de bicarbonate et de CO2. Ceci conduit à une sous-saturation en CaCO3 et à l’arrêt de sa précipitation. Dans ces conditions, l’usine à carbonate s’arrête.
    Le fond sous-marin est colonisé par les organismes fouisseurs. Cette bioturbation agit comme une pompe à eau-de-mer dans le sédiment, à une diffusion de l’oxygène et à une dégradation de la matière organique. L’oxydation du carbone organique augmente la concentration en ions bicarbonate :
    CH2O + O2 ↔ CO2 + H2O ↔ HCO3 + H+
    Ce qui peut entraîner la dissolution du carbonate :
    CaCO3 + HCO3 + H+ ↔ Ca2+ + 2HCO3
    L’eau intersticielle sursaturée conduit à la reprécipitation de la calcite avec un δ13C appauvri. Cette précipitation peut être accompagnée de phosphatisation avec un δ18O réduit.

Principaux hard-grounds ou surfaces d’érosion

distingués sur le littoral normano-picard

Santonien
HG Quiberville (Veules E , Quiberville W , Vasterival)
HG Frécotte / Barrois’ Sponge Bed 2 (Saint Valéry W)
Barrois’ Sponge Bed 1
HG Ormelet (Veules W)
HG Ectot (Saint Valéry Est)

Coniacien
HG Veulettes (Veulettes E)
HG Conteville (Saint Valéry W)
HG Mouettes (Veulettes W)
HG Anvil (Petites Dalles)
HG Etigue (Val Saint Martin)
HG Nostrils (Petites Dalles)
HG Light Point (Grandes Dalles)
HG Hope Gap
HG Cliffe
HG Navigation (Grandes Dalles)

Turonien
HG Bondeville (Eletot)
HG Senneville 2 (Eletot) / HG Vévigne 2
HG Senneville 1 / HG Vévigne 1
HG Manneporte 2 / HG « sans nom 2 »
HG Manneporte 1 / dolomie Etretat / HG « sans nom 1 » (éboulis Val de Mer)
HG Tilleul 2
HG Tilleul 1
HG Fagnet 2
HG Fagnet 1

Cénomanien
HG Antifer 3
HG Antifer 2
HG Antifer 1
HG Pavilly
HG Rouen 2
HG Rouen 1
HG Bruneval 3 (descente au terminal de Saint-Jouin)
HG Bruneval 2
HG Bruneval 1 (plage de Bruneval)
HG Saint-Jouin (plage de Saint-Jouin)
Surface Octeville