Un laboratoire bien outillé
pour scruter les entrailles de la Terre
12 février 2009
L’équipe de Guillaume St-Onge utilise un carottier à gravité pour récolter les carottes de sédiments. Ces carottiers sont plongés sous la surface de l’eau pour aller y prélever les sédiments du fond marin. Les carottes sont ensuite coupées en portions de 1,5 mètres.
Le laboratoire de paléomagnétisme sédimentaire de l’Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) à l’Université du Québec à Rimouski (UQAR) s’est récemment doté d’un nouvel appareil à la fine pointe de la technologie : un magnétomètre cryogénique. Au Canada, seule l’Université de l’Alberta peut se vanter d’avoir un tel instrument dans ses laboratoires. Le directeur du laboratoire de paléomagnétisme sédimentaire de l’ISMER, le professeur Guillaume St-Onge affirme que l’appareil aidera à comprendre des phénomènes comme : la migration actuelle du Pôle Nord magnétique vers la Sibérie ou l’inversion des pôles, en plus de mieux retracer les conditions climatiques et environnementales présentes sur notre planète il y a des millénaires.
Des carottes de sédiment passées au peigne fin
Guillaume St-Onge ainsi qu’une équipe multidisciplinaire de chercheurs reviennent d’une expédition en Patagonie (sud de l’Argentine). Là-bas, ils ont récupéré des carottes de sédiments dans un cratère volcanique qui seront scrutées, entre autres, à l’aide du magnétomètre cryogénique. Les carottes passent à l’intérieur d’un détecteur superconducteur, refroidi à six degrés kelvin (-267oC), un appareil très sensible au moindre champ magnétique. Le magnétomètre cryogénique peut aussi induire un champ magnétique artificiel sur les grains de sédiments pour en déterminer la taille et la minéralogie.
Ces carottes s’apparentent à une bande-vidéo sur laquelle se regroupent une multitude de données géologiques qui se sont accumulées au cours de milliers d’années. « Un des avantages de l’utilisation du magnétomètre cryogénique, explique Guillaume St-Onge, c’est qu’il s’agit d’un procédé qui ne détruit pas les sédiments. » Ceux-ci peuvent ensuite être envoyés dans d’autres laboratoires pour des analyses différentes. Le laboratoire de paléomagnétisme de l’ISMER fait d’ailleurs partie d’un éventail de programmes nationaux et internationaux de recherche.
En complément à cet appareil, le laboratoire possède aussi un tout nouveau magnétomètre gradient à alternatif. Cette fois encore, l’UQAR est la seule université, avec celle de Toronto, à avoir ce type d’instrument au Canada. Une petite quantité de sédiment est placée entre deux aimants afin de décrypter tous les minéraux qu’elle renferme. « Chacun de ses minéraux viennent de quelque part », soulève M. St-Onge. Ils peuvent venir d’une catastrophe, par exemple la disparition catastrophique du lac Agassiz-Objibway, il y a plus de 8500 ans. Cet immense lac d’eau douce était deux fois plus grand que les cinq grands lacs réunis et s’étendait au Sud de la baie d’Hudson. Il s’est vidé extrêmement rapidement et ce phénomène a laissé des traces dans les sédiments du fond marin, notamment le dépôt d’une couche rouge riche en hématite, un minéral magnétique ». Les analyses réalisées au laboratoire du professeur St-Onge permettent aussi d’identifier la présence de couches de sédiments associées à des tremblements de terre ou à des glissements de terrain survenus au cours des derniers milliers d’années.
Les travaux du chercheur relève donc d’une importance cruciale en ce qui a trait aux problématiques liées à la sécurité et à la gestion du territoire. Dans le code du bâtiment du Canada, il faut maintenant tenir compte des 2000 dernières années. Ce code établit des cartes de zonage en fonction des risques sismiques de la région.
En outre, l’analyse des carottes de sédiments débute sur le bateau de l’expédition grâce à un instrument appelé multi sensor core logger. Il mesure la densité du sédiment à l’aide d’une source radioactive de 137Cs. La densité du sédiment fournit des informations précieuses quant au type de matériaux qu’il contient.
Le champ magnétique
En analysant les carottes de sédiments, le magnétomètre cryogénique devrait permettre de reconstituer les variations du comportement du champ magnétique terrestre. Le Pôle Nord magnétique, situé dans l’Arctique canadien, migrerait vers la Sibérie à un rythme pouvant atteindre 60 kilomètres par année. Il y a 780 000 ans, le champ magnétique s’est même inversé ! Les sédiments déposés dans les fonds marins à travers les années sont orientés en fonction du champ magnétique terrestre de l’époque. Ainsi, les sédiments permettent de retracer l’évolution du champ magnétique terrestre au cours du temps et ainsi, possiblement de comprendre la migration actuelle du pôle Nord magnétique.
Le champ magnétique terrestre joue aussi un rôle de bouclier qui protège la Terre des rayons cosmiques. Au moment de l’inversion des pôles, ce bouclier diminue considérablement en intensité ce qui permet à ces rayons cosmiques d’entrer plus facilement dans l’atmosphère. Ces rayons posent un danger pour les astronautes, mais pourraient aussi entraîner des complications dans le fonctionnement d’appareils de télécommunications. Par exemple, en 1989, le Québec a été plongé dans une panne d’électricité majeure à la suite d’une activité solaire particulièrement intense.
Le climat
Centimètre par centimètre, le magnétomètre cryogénique scrute les carottes de sédiments prélevées en Patagonie ou dans l’Arctique canadien pour remonter dans le temps comme dans un livre. Il permet de retracer les variations du champ magnétique terrestre et, par le fait même, de dater les sédiments. L’outil de datation le plus connu est la méthode du carbone 14 qui mesure l’activité radioactive du carbone 14 dans la matière organique. Or, cette méthode ne peut fonctionner au-delà d’environ 35 000 ans. Le résultats obtenus à l’aide du magnétomètre cryogénique permettent, quant à eux, de dater les carottes au-delà de cette limite. On peut ainsi tracer avec plus de précision la variabilité naturelle du climat à des échelles de temps beaucoup plus longues que les enregistrements historiques. Par exemple, analysé conjointement par divers chercheurs, chaque centimètre de sédiment peut fournir des informations précieuses sur les conditions des masses d’eau au-dessus du site de carottage, sur le type de végétation et d’organismes qui se trouvaient à cet endroit précis à une époque bien précise, etc. Les données recueillies dans le laboratoire de paléomagnétisme sédimentaire de l’ISMER permettront ainsi une meilleure mise en contexte de l’actuel réchauffement climatique. Il aidera à préciser où il se situe dans les cycles climatiques naturels de la planète.
Émilie Vallières
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Renseignements:
Mario Bélanger, Service des communications UQAR,
mario_belanger@uqar.ca ou 418-723-1986 # 1426