Stromatolites : du sérieux

Stromatolites du Transitway, à Ottawa. Photo © Henri Lessard, 29 octobre 2011. L'endroit correspond au site no 9 de Nehza et Dix (2012) ; voir en particulier leur photo 7D.

Mes stromatolites du pont Champlain à Gatineau et du Transitway à Ottawa font enfin l'objet d'une publication scientifique :

Stratigraphic restriction of stromatolites in a Middle and Upper Ordovician foreland-platform succession (Ottawa Embayment, eastern Ontario), O. Nehza et G.R. Dix, 2012 ; résumé plus bas.

Je dis « mes » stromatolites», parce que je les ai un peu adoptés à force de les photographier et de les décrire. N'empêche que cet article, c'est du sérieux, en tout cas autre chose que mes petits billets...

On ne peut cependant nier que, durant presque un an (octobre 2011 à septembre 2012), ce blogue a détenu une exclusivité mondiale et même universelle (rien de moins) sur les stromatolites du Transitway d'Ottawa : en effet, les seules photos et descriptions disponibles se trouvaient ici, dans le blogue que vous consultez. (Moment de légitime fierté.)  

L'article en question est payant (25 $) et très très technique. Avis aux amateurs, faut vraiment être mordu. Il nous apprend que les stromatolites de l'est de l'Ontario datent de l'Ordovicien moyen et supérieur (soit 470-443 millions d'années). Comme la stratigraphie de l'Ordovicien dans la région est chose discutée, que la nomenclature change d'un auteur à l'autre, je préfère m'abstenir de tout développement. Ne soyez donc pas surpris si ces stromatolites semblent passer d'une formation à l'autre selon les auteurs ou les cartes consultés. Disons que selon Nehza et Dix, les stromatolites d'Ottawa et Gatineau surviennent à différents niveaux de la formation de Pamelia (shales, calcaire, dolomie) de l'ordovicien supérieur (458-443 millions d'années).

Voici le résumé de l'article (gratuit), à vous de décider s'il en vaut la dépense, le résumé à lui seul étant pour le moins complexe et aride... (Article retouché le 17 déc. 2021 : correction des dates des formations de l'Ordovicien.)


Stratigraphic restriction of stromatolites in a Middle and Upper Ordovician foreland-platform succession (Ottawa Embayment, eastern Ontario)
Odette Nehza, George R. Dix
Revue canadienne des sciences de la Terre, 10.1139/e2012-048
Article publié sur le Web le 27 septembre 2012, manuscrit reçu le 10 mars 2012 (primeur électronique, pagination non finale).

RÉSUMÉ
Les stromatolithes sont abondants et largement disséminés dans deux minces intervalles stratigraphiques de strates de l’Ordovicien moyen (Darriwilien) et supérieur (Turinien inférieur) de l’intérieur de l’avant-pays laurentien dans le rentrant d’Ottawa de l’est de l’Ontario. Ces marqueurs lithostratigraphiques coïncident avec l’inondation rapide d’origine tectonique de l’intérieur de l’avant-pays et pourraient représenter une réponse microbienne opportuniste à la charge en nutriments associée au remaniement marin peu profond (péritidal, infratidal) de systèmes terrestres ou côtiers riches en nutriments. Le reste de la séquence (Chatfieldien–Edenien) de plate-forme-avant-pays représente une sédimentation à plus grande profondeur en réponse à des taux accrus de subsidence le long de la marge laurentienne. Si les stromatolithes sont absents de ce milieu plus énergique, de la calcite d’origine microbienne est préservée sous forme de microincrustations d’allure cocciforme sur des débris squelettiques. Les stromatolithes d’âge darriwilien sont dolomitiques, sont trouvent dans la Formation de Carillon et font partie d’une séquence régionale de recouvrement transgressif (de plus de 200 km) de sédiments péritidaux mise en place au début de l’orogénèse taconique. Des dômes stromatolithiques stratiformes à imposants (2 m de diamètre) mais de faible relief contiennent des lamines rythmiques de dolomie microscopique riche et pauvre en inclusions regroupées par des surfaces d’érosion tachées d’oxydes de fer. Les dômes contiennent également des microstructures thrombolitiques. La distribution des lamines et des isotopes stables (C, O) suggère un équilibre entre la production abiotique et microbienne de carbonates, vraisemblablement influencée par la profondeur et la température de l’eau. Les stromatolithes d’âge turinien sont calcitiques et forment une mince ([inférieur à] 8 m*) unité biostromale infratidale d’envergure régionale (plus de 80 km) à la base de la Formation de Pamelia. Leur présence définit une transition verticale abrupte d’une séquence intra-bassin de roches silicoclastiques et carbonatées phosphatiques infratidales transgressives vers une séquence inter-bassin de mudstone calcaire péritidal. Des lamines arythmiques de packestone péloïde microbien, contenant possiblement des moules d’algues eucaryotes et, localement, des microstructures de spongiostromates évaporitiques, indiquent que la salinité et l’énergie étaient des contrôles majeurs de la sédimentation. L’association stromatolithes–?eucaryotes est semblable à certaines microstructures infratidales modernes et fait partie de la diversification des communautés récifales durant l’Ordovicien.

* Il m'a été impossible d'inscrire le symbole « inférieur à » sans avoir des problèmes avec les balises html.

Stromatolites du pont Champlain à Gatineau (lien au début du billet). © Photo Henri Lessard, octobre 2007. À l'époque, je prenais encore le temps de numéroter mes photos... 

L'endroit correspond au site no 8 de Nehza et Dix (2012) ; voir en particulier leur photo 7B.

Ajout, 28 sept. 2012, après lecture de l'article de Nehza et Dix (2012)

Les stromatolites calcitiques du pont Champlain et du Transitway se retrouvent dans la formation de Pamelia (Ordovicien supérieur, 458-443 millions d'années) de plate-forme du Saint-Laurent, rentrant d'Ottawa. Ils se sont développés dans des sédiments péritidaux. Il existe deux niveaux de stromatolites, séparés par moins de 2 mètres, ce qui confirme pour l'essentiel (à 2 mètres près...), les corrélations que j'avais tentées entre ceux du pont Champlain (niveau inférieur) et du Transitway (niveaux inférieur et supérieur).

Stromatolites du Transitway, à Ottawa, formation de Pamelia. Photo © Henri Lessard, 29 octobre 2011. Reprise (en entier) de la photo qui ouvre ce billet.

S : stromatolites du niveau supérieur (à droite du S, la partie montrée en détail au début de ce billet) ;

I : stromatolites du niveau inférieur : le dôme clair à la droite du I est sans doute l'un des stromatolites de ce niveau qui correspondent à ceux du pont Champlain, à Gatineau. Ces stromatolites du niveau inférieur du Transitway avaient échappé à mon attention. Il est vrai que je n'ai pas eu accès au parois, interdites au public, à l'inverse de Nehza et Dix qui on pu aller chatouiller ces stromatolites in situ...

Stromatolites : une faille dans l'explication

Carte : Williams et al., 1984. (Commission géologique de l'Ontario (CGO).)

Failles qui découpent le socle rocheux de la région d'Ottawa. (Si le territoire québécois semble vierge de toute fracture, c'est qu'il s'agit d'une carte publiée par le gouvernement de l'Ontario. Malheureusement, les données disponibles pour la portion du Québec représentée ici datent considérablement. Mais, qu'on ne s'illusionne pas, le Québec n'est pas moins craquelé !...) 

Voir le billet du 18 déc. 2021, « Stromatolites et thrombolites de Westboro à Ottawa »

J'ai déjà écrit que le socle rocheux de notre région est parcouru de failles nombreuses (voir mon billet sur la Faille des Allumetières). Le sujet à lui seul mériterait qu'un billet lui soit consacré, mais, pour l'instant, j'aimerais compléter ma série de posts sur les stromatolites de Gatineau (lien) et d'Ottawa (lien, lien) en tentant de répondre à une question tout simple : pourquoi apparaissent-ils brusquement et pourquoi disparaissent-ils de même ?

Sans détailler la carte ou sa légende (ce qui nous mènerait trop loin), on peut remarquer (détail de la carte, plus bas) que la section du Transitway où affleurent des stromatolites est comprise entre, grosso modo la rivière des Outaouais (à l'W), et une faille (à l'E).

Carte : modifiée de Williams et al., 1984 

Légende (adaptée) 

A : stromatolites du pont Champlain, à Gatineau (voir ce billet) ; 

B et trait orangé : station Dominion du Transitway ; section du Transitway, à Ottawa, où des stromatolites sont visibles ; 

X : faille, Transitway, à l'W de l'ave Parkdale (indiquée par la flèche, voir photos plus bas). 

(Note : l'élaboration de cette carte a précédé de peu la construction du Transitway. J'ai surimposé au document le tracé de la section actuelle du Transitway entre la station Dominion (B) et la faille.)

Ordovicien moyen (472-461 millions d'années)* 

7 : formation de Bobcaygeon ; calcarénite, calcaire 

6 : formation de Gull River ; dolomie, calcaire, shale, grès 

* Les stromatolites se trouvent donc dans la formation 6 (Ordovicien moyen) ; d'autres sources placent ceux de Gatineau (A) dans la formation de Pamelia (Groupe d'Ottawa), de l'Ordovicien inférieur (488-472 millions d'années) supérieur (458-443 million d'années). Ne me demandez pas de trancher un débat entre stratigraphistes diplômés...

À l'E de la faille rehaussée en rouge (celle de gauche), le compartiment de l'écorce terrestre s'est affaissé** ; les stromatolites existent, mais sont sans doute encore plusieurs m sous le niveau de la surface du socle rocheux. À l'W de la station Dominion du Transitway (B), l'érosion a réduit le roc de plusieurs m sous le niveau des stromatolites. Entre ces deux bornes (station et faille), la surface du socle coïncide avec le niveau des stromatolites. De quel beau hasard nous bénéficions !

** Ce qu'indique les petite flèches rehaussées en rouge : elles pointes vers le compartiment affaissé.

Si on prolonge les failles vers le NW, vers Gatineau (Québec), on remarque que les stromatolites du pont Champlain (A), quoique affleurant plus ou moins au niveau de l'eau, appartiennent au compartiment abaissé. L'effondrement de ce compartiment s'est fait de guingois : la pointe SE est plus enfoncée*** que sa partie NW. À cet endroit (A), l'érosion a effectué juste le travail qu'il fallait pour rejoindre les stromatolites. (Une autre hypothèse serait qu'il existe deux couches de stromatolites distinctes...) D'après la carte topographique, les points A et B sont près de la ligne des 60 m d'altitude, le B un peu plus haut, le A un peu plus bas.

*** D'ailleurs, sans élaborer, on remarque que la pointe SE de compartiment conserve un reste de la formation no 7, plus récente que la 6 qu'elle recouvre. Plus au N, on atteint les niveau plus profonds de la formation 6.

L'apparition et la disparition soudaine des stromatolites s'expliquent donc par un jeu conjugué de la tectonique et de l'érosion. Bref, il y a une faille et une lacune dans l'explication !...

Resterait à délimiter l'extension exact de la surface primitivement colonisée par les stromatolites...

Faille dans le calcaire (X orangé sur le détail de la carte de Williams et al. (1984)) ; Transitway, à l'W de l'avenue Parkdale. À gauche (W) : formation de Gull River ; dolomie, calcaire, shale, grès ; à droite (E) : formation de Bobcaygeon ; calcarénite, calcaire.

Le « pli » de l'autobus articulé épouse la cassure de l'écorce terrestre : pure coïncidence ! Photo 22 octobre 2011.

Détail de la faille. Le compartiment de droite (à l'E) s'est affaissé par rapport à celui de gauche, ainsi que l'indique le retroussement des lits. Photo 22 octobre 2011.

Référence (au singulier, puisqu'il n'y en a qu'une)

• Williams, D.A., Rae, A.M., and Wolf, R.R. 1984; Paleozoic Geology of the Ottawa Area, Southern Ontario, Ontario Geological Survey, Map P.2716, Geological Series-Preliminary Map, scale 1:50 000. Geology 1982.

Ajout, 28 septembre 2012

Voir le billet du 27 septembre 2012 à propos d'un article qui traite des stromatolites de l'est de l'Ontario en général et de ceux du Transitway et du pont Champlain en particulier. Il apparaît, entre autres, que deux niveaux de stromatolites sont visibles au Transitway.

Stromatolites du Transitway, à Ottawa : suite

Examinant l’ensemble des photos des affleurements calcaires que j’ai rapportées de ma sortie de samedi, le long d’une section du Transitway (route réservée aux autobus) à Ottawa, je me suis rendu compte que les stromatolites, loin de se limiter aux affleurements de la station Dominion, abondaient dans le secteur. Simplement, ces autres stromatolites sont inaccessibles, le Transitway étant interdit d’accès (sauf aux stations, of course.)

Transitway, à Ottawa, à l'ouest de la passerelle de l'avenue Churchill (voir carte, plus bas). 
Les «coussins» clairs des stromatolites surmontent les strates de calcaire gris. 
(Photo 29 oct. 2011.)

Détail de la photo précédente. À gauche, la structure feuilletée du dôme d'un stromatolite 
est bien visible.

À mon crédit, s’il faut excuser ou expliquer ma cécité sélective de samedi, tenons compte du fait que les roches sédimentaires m’intéressent peu ; je cherchais, sur les parois rocheuses de la tranchée occupée par le Transitway, des failles ou des plissements, des évidences de tectonique qui aurait dérangé l’empilement monotone de couches horizontales de calcaire gris*. Ajoutez à cela que prendre des photos à travers les clôtures grillagées qui entourent le Transitway complique la tâche de l’intendance et accapare, même durant les heures pourtant sereines d'un samedi après-midi, une portion non négligeable de la patience et de la bonne volonté du géologue-photographe du dimanche...  

* J’ai trouvé ces évidences, mais je ne sais pas si elles valent la peine de rédiger un billet à leur propos.

Section du transitway entre la passerelle de l'avenue Roosevelt et celle de l'avenue Churchill, 
au loin. Vue vers le NE. Les dômes des stromatolites coiffent les murailles de la tranchée 
à la manière du glaçage ondulé d'un gâteau. L'égalité du niveau de base des stromatolites 
semble parfaite, tout comme l'horizontalité des strates de calcaire. (Photo 29 oct. 2011.)

Sur les présentes photos, les stromatolites forment une couche continue au sommet des murs de la tranchée du Transitway et s’étendent plus de 400 cents mètres à l’E de la station Dominion, jusqu’à la passerelle Churchill (voir cartes plus bas). Bien sûr, rien n’exclue que la surface recouverte de stromatolite soit plus étendue.

Outre l’horizontalité de la ligne de base des stromatolites, l’uniformité de la hauteur de ces dômes biominéraux est remarquable.

On peut évidemment se demander aussi si cette colonie de stromatolites n'est pas reliée à celle qui affleure de l'autre côté de la rivière des Outaouais, à Gatineau, immédiatement au N (stromatolites du pont Champlain, à Gatineau : suivre le lien pour plus de détails), de l'autre côté de la rivière des Outaouais (voir cartes.)

L’observation que j’avais reportée dans mon dernier billet, à savoir que les stromatolites avaient «poussé» sur un fond marin parfaitement plat, se confirme à la vision de ces photos. S’il existe une pente, elle est imperceptible, et si les stromatolites semblent plus bas (et donc accessibles) à la station Dominion, c'est l’effet de l’élévation du niveau de la chaussée à cet endroit.  

Transitway, station Dominion ( B sur la carte satellite Google, plus bas) : vue vers la passerelle 
Roosevelt et Churchill, au fond ; la chaussée se rehausse en s'approchant de la station, ce qui
place les stromatolites (visibles à gauche) au niveau des yeux et même plus bas... 
(Voir billet précédent ; photo 29 oct. 2011.)

© Google, 2011. En A, stromatolites du pont Champlain, à Gatineau (voir ce billet) ; 
en B, station Dominion du Transitway, à Ottawa ; la ligne blanche indique la portion 
du Transitway où l'on trouve des stromatolites. L'extension de la zone couverte par 
les stromatolites reste à déterminer. (Cliquer sur la carte pour l'afficher à sa pleine grandeur.)

© Google, 2011. En rouge : section du Transitway où l'on trouve des stromatolites. 
Arrêts de la station Dominion au sud-ouest (B sur la carte satellite de Google) et 
passerelle de l'avenue Churchill au nord-est. (Cliquer sur la carte pour l'afficher 
à sa pleine grandeur et pour, peut-être, parvenir à lire quelque chose...)
Ajout 13 nov. 2011. – Une faille normale orientée NW-SE découpe le calcaire un peu à l'est 
de la ligne rouge ; le compartiment abaissé est à l'est de la faille. Ce jeu de la tectonique 
explique l'apparition (ou la disparition, selon le point de vue...) si soudaine des stromatolites. 
À l'ouest de la ligne rouge, vers la rivière, l'érosion a réduit de plusieurs m sous le niveau 
des stromatolites le socle calcaire. (Plus de détails dans un prochain billet.)

Station Dominion du Transitway, à Ottawa : 
l'accès du Transitway est interdite et les 
stromatolites, sauf ceux tout près de la station, 
sont inaccessibles.

Ajout, 28 septembre 2012
Voir le billet du 27 septembre 2012 à propos d'un article qui traite des stromatolites de l'est de l'Ontario en général et de ceux du Transitway et du pont Champlain en particulier. Il apparaît, entre autres, que deux niveaux de stromatolites sont visibles au Transitway.

Stromatolites du Transitway, à Ottawa

Stromatolite vu en coupe. La structure en dôme, la succession des feuillets, sont bien visibles.
Ottawa (Transitway, jonction avec la prom. de l'Outaouais), 29 oct. 2011.

J'ai découvert* aujourd'hui à Ottawa un nouvel affleurement de stromatolites, plus de 2 km au sud des stromatolites du pont Champlain (Gatineau) dont j'ai déjà parlé (lien billet principal ; voir aussi ce texte, bien «sérieux», en anglais).

* La découverte en question est très relative, en tout cas très personnelle. Je ne suis sûrement pas le premier à les avoir aperçus.

Stromatolite, Ottawa (Transitway), 29 oct. 2011.

Localisation
Station d'autobus Dominion, jonction de la promenade de l'Outaouais et du Transitway. Noter qu'une partie des affleurements intéressants est située dans la partie interdite d'accès aux piétons du Transitway (voies pour autobus) et ne peuvent s'admirer que de loin. Utilisez le zoom de votre appareil photo, «ils» font respecter l'interdiction...

Succession de «coussins» de stromatolites ; sous la ligne blanche, 
les strates de calcaire sur lesquelles ils se sont édifiés. 
Ottawa (Transitway), 29 oct. 2011.

Pour comparaison, reprise d'une photo des stromatolites 
du pont Champlain, à Gatineau (oct. 2007).
Peu d'eau, mais que de dômes !

Toujours pour comparaison, quelques stromatolites 
du pont Champlain, à Gatineau (oct. 2007), encore. 
Vue en plan de la structure feuilletée.

Rappel
Les stromatolithes sont des édifices minéraux (calcaire) construits par des colonies bactériennes marines, telles les cyanobactéries. Ils prennent la forme d'une accumulation de minces feuillets biominéraux successifs. Ceux de la région se retrouvent dans une formation calcaire dite du groupe d'Ottawa, datant de l'Ordovicien inférieur (488-461 472 millions d'années). (Correction 19 nov. 2011.)

Un détail de cette photo ouvre le billet. Sous les stromatolites 
plus ou moins bien conservés, les strates de calcaire.
Ottawa (Transitway), 29 oct. 2011.

Plan, plat et coupe
Dans le cas du site du pont Champlain, à Gatineau, on voit les stromatolites en plan, sur une vaste surface plate ; ceux d'Ottawa se présentent en coupe de chaque côté d'une route (Tansitway) et la structure en mille-feuilles de ces dômes est nettement visible. On peut même voir le socle de calcaire sur lequel ils se sont édifiés.

Stromatolites. Ottawa (Transitway), 29 oct. 2011.

Vestiges du dôme de deux stromatolites. 
Ottawa (Transitway), 29 oct. 2011.
(Pièce de monnaie : 1 $ ; 27 mm.)

Ces stromatolites, ceux de Gatineau et leurs voisins d'Ottawa, se sont développés sur un plancher marin remarquablement plat. (D'après la carte topographique, ils sont près de la ligne des 60 m d'altitude.)

L'Outaouais coule entre les sites de Gatineau et d'Ottawa. Il serait intéressant de chercher à connaître leur extension et de voir s'ils faisaient partie de la même colonie. Malheureusement, dans le cas des stromatolites du Transitway, la couche de calcaire à laquelle ils appartiennent ne semble pas se prolonger au-delà du site, l'érosion ayant déjà accompli son travail. Ajout, 1er nov. 2011. — Voir le billet suivant pour un petit bémol...
  

Dôme de gauche...,

... celui de droite...,

... et les voisins mitoyens réunis. 
Ottawa (Transitway), 29 oct. 2011.

Ajout, 28 septembre 2012
Voir le billet du 27 septembre 2012 à propos d'un article qui traite des stromatolites de l'est de l'Ontario en général et de ceux du Transitway et du pont Champlain en particulier. Il apparaît, entre autres, que deux niveaux de stromatolites sont visibles au Transitway.