Astroblème de Charlevoix

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Astroblème de Charlevoix
Localisation
Coordonnées 47° 32′ 00″ N 70° 18′ 00″ O / 47.533333, -70.347° 32′ 00″ N 70° 18′ 00″ O / 47.533333, -70.3
Pays Drapeau du Canada Canada
Province Drapeau : Québec Québec
Géologie
Âge 397,5 ± 2,5 millions d'années
Type de cratère Météoritique
Impacteur
Nature Rocheux
Diamètre Entre 2 et 4,5 km
Vitesse 10 à 20 km.s-1
Angle  ?°
Densité 2 700 kg/m3
Cible
Nature Gneiss (Métamorphique)
Densité 2 800 kg/m3
Dimensions
Diamètre 54 km
Découverte
Découvreur Jehan Rondot (1965)

Géolocalisation sur la carte : Québec

(Voir situation sur carte : Québec)
Astroblème de Charlevoix
Modèle numérique de terrain montrant l'Astroblème de Charlevoix ainsi que les principales municipalités.

L'Astroblème de Charlevoix désigne un ancien cratère d'impact météoritique qui est situé dans la région de Charlevoix, au Québec (Canada). Avec un diamètre de 54 km, l'Astroblème de Charlevoix est, en 2015, le onzième plus grand site d'impact identifié sur Terre, et le troisième plus grand au Canada[1].

Cratère ou astroblème?[modifier | modifier le code]

L'impact s'est produit il y a de cela environ 400 millions d'années. Dans les dizaines de milliers d'années qui suivirent l'impact météoritique de Charlevoix, le terme "cratère" aurait été approprié. Le terme "astroblème" est utilisé ici car il réfère à une vieille structure d'impact qui a subi, depuis les centaines de millions d'années, beaucoup d'érosion[2]. En effet, plusieurs agents d'érosion ont modifié la géomorphologie de Charlevoix, dont en particulier le passage des glaciers, lors des différentes ères glaciaires.

Localisation et caractéristiques physiques[modifier | modifier le code]

Situé à 105 km au nord-est de la ville de Québec, environ 60% de cet astroblème d'environ 54 km de diamètre s'étend sur la rive nord du fleuve Saint-Laurent, l'autre 40% étant situé sous l'eau du Fleuve. La partie de l'astroblème située au nord du Fleuve est bien conservée alors que la partie sous le Fleuve est fortement érodée. La partie de l'astroblème située au nord du Fleuve constitue un excellent site d'étude car l'ensemble des couches géologiques perturbées ou créées par l'impact sont d'accès aisé.

L'astroblème est situé dans le Bouclier canadien, dans la province géologique du Grenville, mais on y retrouve aussi des parties de la plateforme des Basses-Terres du St-Laurent. Il est important de mentionner que l'Isle-aux-Coudres, tout comme la partie de la rive sud du St-Laurent face à Charlevoix, appartiennent à la province géologique des Appalaches. Ces régions n'étaient pas encore localisées à cet endroit lors de l'impact; elles se sont graduellement avancées vers Charlevoix durant les dizaines de millions d'années suivant l'impact.

Au centre de l'astroblème, à mi-chemin entre Baie-Saint-Paul et La Malbaie, culmine le mont des Éboulements, à 768 mètres d'altitude. Ce pointement central, caractéristique des cratères complexes, est constitué majoritairement d'anorthosite et de charnockite, et est le résultat du rehaussement (ou « rebond ») du fond du cratère de transition immédiatement après l'impact.

Le Mont des Éboulements est le pointement central de l'Astroblème de Charlevoix.

Origine[modifier | modifier le code]

Un astéroïde typique, (253) Mathilde, photographié par la sonde NEAR Shoemaker en 1997.
Illustration d'artiste d'un impact météoritique de très grande envergure.

Même si l'Astroblème de Charlevoix a été étudié depuis des décennies, il n'y a pas de données concluantes qui ont été obtenues pour résoudre deux questions: 1-Quand, exactement, l'impact s'est produit? 2-Quelle est la nature réelle de la météorite qui a frappé?[3]

Les anciennes datations en géologie isotopique effectuées suggéraient que l'impact de Charlevoix avait eu lieu il y a environ 360±25 millions d'années[4], soit à la fin du Dévonien supérieur. Les datations plus récentes semblent montrer un impact encore plus ancien, à environ 397,5±2,5 millions d'années, soit autour de la transition entre le Dévonien inférieur et moyen[5].

Selon les premiers calculs effectués dans les années 1960 et 1970, la météorite à l'origine de la formation de l'astroblème de Charlevoix était probablement de type rocheuse et d'environ 2 kilomètres de diamètre, d'une masse de 15 milliards de tonnes arrivant à une vitesse de 10 à 20 km/s (soit environ 60 000 km/h).

Aujourd'hui par contre, en utilisant le simulateur d'impacts météoritiques de la Purdue University nommé Impact: Earth![6], les résultats sont différents. Une météorite rocheuse frappant à 20 km/s devait plutôt avoir un diamètre d'environ 4,5 km et une masse aux alentours de 130 milliards de tonnes pour pouvoir créer un cratère complexe de cette dimension. Il est important de spécifier que rien n'indique, hors de tout doute, que la météorite était de type rocheuse. En effet, elle était peut-être plus petite, mais ferreuse.

L'énergie dégagée au moment de l'impact dépend donc du modèle utilisé. Elle serait d'environ 300 000 mégatonnes de TNT (ce qui est équivalent à environ 21 millions de fois l'énergie dégagée par la bombe nucléaire Little Boy larguée sur Hiroshima) selon le premier modèle. Elle serait plutôt de 6 000 000 de mégatonnes de TNT selon le modèle récent, ce qui est équivalent à 430 millions de fois la même bombe.

L'absence de fragments de la météorite d'origine dans un grand et vieux site d'impact comme celui de Charlevoix est le résultat de deux causes. Premièrement, l'impacteur subit un choc et des températures immenses. Ceci qui a tendance à faire fondre et même vaporiser la météorite. Deuxièmement, puisque toutes les météorites contiennent au moins une certaine quantité de fer, l'érosion (oxydation) vient à bout de faire disparaître rapidement les fragments qui auraient pu subsister[7]. Cette absence de fragments de la météorite d'origine n'est pas exclusive à Charlevoix. En effet, c'est la même chose pour tous les grands sites d'impacts mondiaux.

Formation du cratère complexe de Charlevoix[modifier | modifier le code]

Le cratère Copernicus sur la Lune est un excellent exemple de cratère complexe. L'absence d'érosion et d'activité interne sur la Lune nous permet de bien distinguer la remontée centrale et les effondrements périphériques, même 800 millions d'années après l'impact.
Le Mont des Éboulements s'est formé durant la courte phase de réajustement de la croûte terrestre suite à l'impact de la météorite, un peu à la manière dont l'eau réagit après qu'un objet y soit tombé.

Sur la Terre, les cratères de type complexes ne se forment que lorsque la météorite qui tombe a un diamètre d'au moins 200 m[8], mais le type de roche frappée a aussi de l'influence sur le résultat. En effet, pour une même taille d'impacteur, les cratères dans la roche sédimentaire sont systématiquement environ 5% plus grands que ceux créés dans la roche cristalline[6]. Le type exact de roches, cristallines ou sédimentaires, dans lequel l'impact a eu lieu dans Charlevoix est inconnu. L'impact s'est peut-être même produit en milieu marin peu profond.

Ceci étant dit, peu importe le milieu dans lequel l'impact a eu lieu, l'énergie libérée lors de l'impact sur Charlevoix était bien suffisante pour créer un cratère de type complexe.

Dans ce type d'impact, la météorite ne pénètre guerre d'une profondeur supérieure à 2 fois son diamètre avant que son immense énergie cinétique ne soit transférée à la cible. Ce dégagement d'énergie surpasse les forces fondamentales des roches sous le grand cratère initialement excavé, appelé cratère de transition. Ce dernier, trop profond pour son diamètre, passe rapidement de la phase d'excavation initiale aux phases de modification. Le résultat est que dans les dernières étapes de la modification du cratère, il y a des interactions complexes entre les effets de l'onde de choc dans le sol, la gravité, la cohésion de la roche impactée, et les modifications caractérisées par les mouvements vers l'extérieur, l'intérieur, et vers le haut de grands volumes de roches sous le cratère. Le processus de formation de ces cratères complexes n'est donc pas connu dans les moindres détails. Le résultat est que la roche qui était autrefois en profondeur sous le cratère de transition remonte pour former le pointement central. Au même moment, les roches de la périphérie s'effondrent vers l'intérieur le long de failles pour former des terrasses d'effondrement[7].

Les étapes de la formation d'un cratère de type complexe, comme celui de Charlevoix.

Plus spécifiquement pour l'impact sur Charlevoix, on calcule que durant la phase initiale d'excavation, la profondeur de la cavité a atteint environ 12 km. Le cratère de transition avait alors un diamètre d'environ 35 km. Ce dernier est donc rapidement entré en phase de modification pour finir avec un diamètre d'environ 54 km, et une profondeur d'environ 1000 m[6].

Selon les calculs, l'ensemble de ce processus ne prendrait pas plus que quelques minutes. Ceci est presque instantané selon les durées géologiques typiques[7].

Lors de la phase de modification, d'énormes effondrements ont eu lieu avant d'en arriver au cratère complexe final. Entre les blocs d'effondrements, le long des plans de décrochements, un type de brèche d'impact s'est créé, la mylolisthénite. Retrouvée aujourd'hui sous forme de dykes, la position de l'Astroblème de Charlevoix en bordure du Fleuve Saint-Laurent permet à l'estran d'être à nu, et de permettre d'observer relativement aisément ces dykes de mylolisthénite.

La mylolisthénite, une brèche de fonte d'impact (impact melt breccia) s'est créée dans les plans de failles de glissements lors du réajustement du cratère, suite à l'impact météoritique. Sur cette image, il y a du calcaire à gauche et du granite à droite. La limite entre ces deux formations rocheuses constituait un point faible où un décrochement de réajustement a eu lieu. On peut apercevoir entre les deux (à la position du marteau) un dyke de mylolisthénite qui s'est formé lors de la phase de réajustement.

Effets de l'impact[modifier | modifier le code]

En fonction de la distance à l'impact, il est possible de calculer les effets qui auraient étés subis grâce au simulateur d'impact de la Purdue University[8].

Distance

de l'impact

(km)

Détails de la radiation thermique Éjectas Onde de choc Effets simiques
100

(Distance à la ville de Québec)

Arrivée: 2,95 secondes après l'impact. 1570 fois plus brillant que le Soleil, les vêtements brûlent, la majorité du corps subit des brûlures au 3 ième degré. La végétation brûle. Arrivée: 2,4 minutes.

Diamètre moyen des éjectas: 12,4 m

Diamètre moyen des fragments: 0,363 m

Arrivée: 5,05 minutes

Vitesse de l'onde: 4880 km/h

Pression: 386 psi

9.1 Sur l'Échelle de Richter

Destruction quasi totale des meilleures structures.

250

(Distance de

Trois-Rivières)

Arrivée: 2,95 secondes après l'impact. 229 fois plus brillant que le Soleil, les vêtements brûlent, la majorité du corps subit des brûlures au 3 ième degré. La végétation brûle. Arrivée: 3,85 minutes.

Diamètre moyen des éjectas: 0,9 m

Diamètre moyen des fragments: 0,0332 m

Arrivée: 12,6 minutes

Vitesse de l'onde: 1505 km/h

Pression: 50,8 psi

Dommages moyens aux structures bien construites

Découverte[modifier | modifier le code]

Les premiers cônes de percussion trouvés par Jehan Rondot, dans un affleurement de charnockite, près du village de St-Hilarion.
Brèche de fonte d'impact (impact melt breccia), nommée localement par Jehan Rondot: mylolisthénite.
Jehan Rondot, géologue et découvreur de l'Astroblème de Charlevoix.

L'origine météoritique du relief charlevoisien a été reconnue en 1968 par la Commission Géologique du Canada après les investigations menées depuis 1966 par Jehan Rondot, alors géologue au Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec[9],[10],[11]. Bien que la structure circulaire de l'astroblème dans le relief soit bien visible sur les cartes topographiques et les photographies satellitaires, l'origine météoritique du relief n'a été confirmée que lors de la découvertes de cônes de percussion par Jehan Rondot en 1966. Il est clair que l'imagerie satellitaire était à l'époque beaucoup moins accessible qu'elle ne l'est aujourd'hui.

« Pendant l’été 1965, je fus amené à cartographier une zone de brèche de grande étendue entre le lac Ste-Agnès et le Mont des Éboulements et de nombreux dykes de brèche que j'assimilais à des mylonites. La zone bréchique, apparemment à trois dimensions égales, ne pouvait pas correspondre à une zone de cisaillement. De plus, certaines fractures présentaient des stries divergentes que ne possèdent pas les mylonites. Ce type de brèche fut identifié comme un shatter cone par un collègue, Jean-Pierre Bassaget, diagnostique confirmé par John Murtaugh, avec qui il travaillait. L’origine météoritique donnait une explication à cette zone de brèche ainsi qu'aux clivages et figures planaires, du quartz observé dans quelques plaques minces, et à l'affleurement d'impactite d'abord cartographié comme pseudotachylite. La structure de Charlevoix a donc été découverte par des observations terrain et son origine révélée par des comparaisons avec les observations faites sur d’autres grandes structures, plutôt que par la morphologie qui est cependant la plus marquée de toutes les grandes structures. »[12] Jehan Rondot.

Il ne restait à Rondot qu'à compléter ses investigations pour évaluer la taille de l'astroblème, ce qu'il fait entre 1967 et 1968. L'astroblème Charlevoix est le premier dont l'origine météoritique a été confirmée grâce à la découverte de cônes de percussion[11].

La brèche d'impact que Rondot a découvert s'apparente grandement en apparence à la suévite trouvée dans d'autres sites d'impacts dans le monde. Il appela ce type de brèche mylolisthénite. Par contre, le mode de formation est différent puisque la suévite constitue des retombées, alors que la mylolisthénite se forme le long des plans de décrochements.

L'astroblème aujourd'hui[modifier | modifier le code]

L'astroblème est situé en bordure du Bouclier canadien. Dans la région de l'astroblème, le Bouclier canadien est une structure montagneuse de six cents à mille mètres d'altitude peu propice à des établissements humains. En réduisant la hauteur du sol au niveau du fleuve ou à quelques centaines de mètres, l'astroblème a créé des vallées et un plateau central accueillants où habite 90 % de la population de la région de Charlevoix.

L'astroblème a aussi créé un environnement où se côtoient des rivières, des vallées, des plateaux de faible altitude et le haut plateau du Bouclier canadien, ce qui a permis l'apparition d'une faune et d'une flore des plus diversifiées. L'UNESCO a reconnu le caractère exceptionnel de la région en lui attribuant le statut international de réserve de biosphère en 1989[13].

Visites guidées[modifier | modifier le code]

En juillet et en août, à partir de Baie-Saint-Paul, il est possible de participer quotidiennement à des visites commentées du cratère organisées par un organisme scientifique à but non lucratif nommé Randonnées nature Charlevoix. Ces visites permettent de découvrir la géologie de la région, l'origine de l'astroblème, les aménagements humains qui sont rendus possibles grâce à l'astroblème ainsi que la flore diversifiée de la région qui est aussi la conséquence de sa présence.

Durant le reste de l'année, les mêmes visites sont organisées sur demande.

L'Astroblème de Charlevoix, photographié à partir du sommet du Mont du lac des Cygnes, situé sur la périphérie.

Centre d'interprétation[modifier | modifier le code]

Un cône de percussion particulièrement esthétique et détaillé dans le calcaire de l'Ordovicien moyen. Ce spécimen a été ramassé dans le secteur de Cap-aux-Oies dans les années 1960. - Exposé à l'Observatoire de l'Astroblème de Charlevoix.
Échantillon de pseudotachylite trouvé sur le Mont des Éboulements, le pointement central de l'Astroblème de Charlevoix, Québec, Canada.

Un centre d'interprétation dédié à l'Astroblème de Charlevoix est en opération à La Malbaie durant l'été et ce, depuis 2014. Nommé Observatoire de l'Astroblème de Charlevoix, les fonds pour créer le centre ont été investis par l'Entente de partenariat régional en tourisme. On y dresse un portrait historique de l'évolution des connaissances acquises sur les impacts météoritiques, puis on peut visiter une salle d'exposition où de nombreux spécimens d'impactites de Charlevoix et d'ailleurs dans le monde y sont exposés. On y retrouve aussi une petite collection de tectites et de météorites provenant de différents endroits dans le monde.

Inauguré en 2014 grâce à un consortium d'organismes nommé Carrefour des savoirs de Charlevoix, le centre sera opéré en 2015 par Sciences@CECC, un organisme à but non lucratif affilié au Centre d'études collégiales en Charlevoix, la plus haute institution d'enseignement de la région. Fondé en 2009, le but de l'organisme est de contribuer au développement de la culture scientifique dans la région de Charlevoix. Des étudiants du collégial travaillent pour le centre d'interprétation durant l'été.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « Earth impact database » (consulté le 20 mars 2015)
  2. (en) R. S. Dietz, Astroblemes: Ancient Meteorite-Impact Structures on the Earth, The Moon Meteorites and Comets, Edited by Gerard P. Kuiper, and Barbarra Middlehurts., Chicago, The University of Chicago Press.,‎ , P.285
  3. (en) Buchner et al., « DATING THE CHARLEVOIX IMPACT STRUCTURE (QUEBEC, CANADA) – A TOUGH NUT TO CRACK IN 40Ar/39Ar GEOCHRONOLOGY. », 41st Lunar and Planetary Science Conference,‎
  4. Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte ; aucun texte n’a été fourni pour les références nommées Rondot1995.
  5. (en) Buchner et al., « AN EARLY/MIDDLE DEVONIAN 40AR/39AR AGE FOR THE CHARLEVOIX IMPACT STRUCTURE (QUEBEC, CANADA) – AN APPROACH CLOSER TO REALITY », 75th Annual Meteoritical Society Meeting,‎
  6. a, b et c Site web "Impact: Earth" de la Purdue University. [1]
  7. a, b et c (en) Bevan M. French, Traces of catastrophe, Washington DC, Lunar and planetary institute,‎ , 120 p., P.24
  8. a et b (en) « Impact: Earth », sur Impact: Earth! Purdue University (consulté le 15 mars 2015)
  9. Jehan Rondot « Rapport préliminaire sur la région de La Malbaie », Ministère des richesses naturelles du Québec, 1966.
  10. Jehan Rondot « Nouvel impact météoritique fossile ? La structure semi-circulaire de Charlevoix », Canadian Journal of Earth Science, 1968.
  11. a et b (en) P.B. Robertson « La Malbaie Structure, Quebec - A paleozoic meteorite impact site », Meteoritics, vol. 4, n. 2, octobre 1968, pages 89-112
  12. Jehan Rondot, Excursion géologique sur la structure de Charlevoix,‎ , P.5
  13. L'article Réserve mondiale de la biosphère de Charlevoix

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]