Varve

Une varve est une couche annuelle de sédiment ou de roche sédimentaire .

Le mot « varve » dérive du mot suédois varv dont les significations et connotations incluent « révolution », « en couches » et « cercle ».

Parmi les nombreuses rythmites présentes dans les archives géologiques, les varves sont l'une des plus importantes et des plus éclairantes pour l'étude des changements climatiques passés . Les varves comptent parmi les événements à plus petite échelle reconnus en stratigraphie .

Une couche annuelle peut être très visible car les particules entraînées dans la couche au printemps, lorsque le courant est plus fort, sont beaucoup plus grossières que celles déposées plus tard dans l'année. Cela forme une paire de couches, une grossière et une fine, pour chaque cycle annuel. Les varves ne se forment que dans l'eau douce ou saumâtre , car les niveaux élevés de sel dans l'eau de mer normale coagulent l'argile en grains grossiers. Comme les eaux salines laissent des particules grossières toute l'année, il est presque impossible de distinguer les couches individuelles dans les eaux salées. En effet, la floculation de l'argile se produit à une force ionique élevée en raison de l'effondrement de la double couche électrique de l'argile (EDL), ce qui diminue la répulsion électrostatique entre les particules d'argile chargées négativement.

Le mot « varve » dérive du mot suédois varv dont les significations et connotations incluent « révolution », « en couches » et « cercle ». Le terme est apparu pour la première fois sous le nom de Hvarfig lera (argile varvée) sur la première carte produite par le Service géologique de Suède en 1862. Initialement, « varve » faisait référence à chacun des composants distincts constituant une seule couche annuelle dans les sédiments des lacs glaciaires , mais lors du Congrès géologique de 1910, le géologue suédois Gerard De Geer (1858-1943) a proposé une nouvelle définition formelle, où varve désigne l'ensemble de toute couche sédimentaire annuelle. Des termes plus récents tels que « annuellement laminé » sont synonymes de varve.

Bien que le terme varve n'ait été introduit qu'à la fin du XIXe siècle, le concept d'un rythme annuel de dépôt remonte à au moins deux siècles. Dans les années 1840, Edward Hitchcock soupçonnait que les sédiments laminés en Amérique du Nord pouvaient être saisonniers et, en 1884, Warren Upham postulait que les distiques laminés clairs-foncés représentaient le dépôt d'une seule année. Malgré ces incursions antérieures, le principal pionnier et vulgarisateur de la recherche sur les varves était Gerard De Geer. Alors qu'il travaillait pour le Service géologique de Suède, De Geer a remarqué une similitude visuelle étroite entre les sédiments laminés qu'il cartographiait et les cernes des arbres . Cela l'a incité à suggérer que les distiques grossiers-fins fréquemment trouvés dans les sédiments des lacs glaciaires étaient des couches annuelles.

La première chronologie des varves fut établie par De Geer à Stockholm à la fin du XIXe siècle. D'autres travaux suivirent rapidement et un réseau de sites le long de la côte est de la Suède fut établi. Les sédiments varvés exposés dans ces sites s'étaient formés dans des conditions glaciolacustres et glacimarines dans le bassin baltique alors que la dernière calotte glaciaire se retirait vers le nord. En 1914, De Geer avait découvert qu'il était possible de comparer des séquences de varves sur de longues distances en faisant correspondre les variations d'épaisseur des varves et des lamelles de marqueurs distinctes. Cependant, cette découverte a conduit De Geer et nombre de ses collègues à établir des corrélations incorrectes, qu'ils ont appelées « téléconnexions », entre les continents, un processus critiqué par d'autres pionniers des varves comme Ernst Antevs .

En 1924, l'Institut de géochronologie, un laboratoire spécial dédié à la recherche sur les varves, fut créé. De Geer, ses collègues et ses étudiants se rendirent dans d'autres pays et continents pour étudier les sédiments varvés. Ernst Antevs étudia des sites allant de Long Island , aux États-Unis, au lac Timiskaming et à la baie d'Hudson , au Canada, et créa une chronologie des varves d'Amérique du Nord. Carl Caldenius visita la Patagonie et la Terre de Feu , et Erik Norin se rendit en Asie centrale . À ce stade, d'autres géologues étudiaient les séquences de varves, notamment Matti Sauramo qui construisit une chronologie des varves de la dernière déglaciation en Finlande .

En 1940, De Geer publie un article scientifique devenu classique, la Geochronologia Suecica , dans lequel il présente l'échelle de temps suédoise, une chronologie des varves flottantes pour le recul des glaces de Skåne à Indalsälven . Ragnar Lidén a fait les premières tentatives pour relier cette échelle de temps à l'époque actuelle. Depuis lors, des révisions ont été apportées au fur et à mesure que de nouveaux sites ont été découverts et que d'anciens sites ont été réévalués. À l'heure actuelle, la chronologie des varves suédoises est basée sur des milliers de sites et couvre 13 200 années de varves.

En 2008, bien que les varves aient été considérées comme susceptibles de fournir des informations similaires à la dendrochronologie , elles ont été considérées comme « trop incertaines » pour être utilisées sur une échelle de temps à long terme. Cependant, en 2012, des varves « manquantes » dans la séquence du lac Suigetsu ont été identifiées dans le cadre du projet Lake Suigetsu 2006 en superposant plusieurs carottes et en améliorant les techniques de comptage des varves, étendant l'échelle de temps à 52 800 ans.

Les varves se forment dans une variété d' environnements de dépôt marins et lacustres à partir de variations saisonnières dans les processus sédimentaires clastiques , biologiques et chimiques.

L' archétype classique de la varve est un couplet clair/foncé déposé dans un bassin lacustre. Pendant les mois d'été, des lamelles claires (couches minces) composées de silice et de carbonate de calcium se déposent. C'est la conséquence de la mort du phytoplancton et d'autres micro-organismes qui créent leurs squelettes ou coquilles à partir de silice ou de carbonate de calcium, tombant au fond du lac. Ce processus de précipitation et de dépôt de micro-organismes morts hors de la colonne d'eau est limité aux mois chauds où la productivité (écologie) est élevée. Les couches de couleur foncée correspondantes sont composées de matière organique et de fines particules de sédiments transportées et déposées lors des crues printanières résultant de la fonte des neiges hivernales. L'alternance de ces deux couches distinctes permet une datation de haute précision des profils sédimentaires, car chaque couplet équivaut à une année.

Outre la variation saisonnière des processus sédimentaires et des dépôts, la formation des varves nécessite l'absence de bioturbation . Par conséquent, les varves se forment généralement dans des conditions anoxiques .

Un exemple bien connu de sédiments marins varvés est celui trouvé dans le bassin de Santa Barbara, au large de la Californie . Un autre long enregistrement de sédiments varvés est l'enregistrement paléo-lacustre du bassin de Piànico–Sèllere (Alpes du Sud). Ici, la partie de la couche détritique de chaque varve a été utilisée comme proxy pour 771 paléoinondations qui se sont produites sur une période de 9,3 mille ans au cours d'une période interglaciaire au Pléistocène.