Cent jours en Namibie, un voyage géologique
Claire König a sillonné la Namibie
pendant presque cent jours à la découverte des événements géologiques,
des paysages et de la faune fascinante de ce pays d'Afrique. Du
Damaraland à la côte atlantique, préparez-vous à un surprenant voyage en
Namibie, véritable odyssée dans le désert.
La Namibie est une destination de choix en Afrique australe et un pays extraordinaire pour la géologie. À travers le désert du Kalahari mais aussi le désert du Namib, qui n’est autre que le plus vieux désert du monde, suivez Claire König dans son incroyable voyage en Namibie.
Avec plus de 825.000 km2 pour un peu plus
de deux millions d’habitants, la Namibie est une ancienne colonie
allemande. Des événements très anciens se sont déroulés dans ce pays d'Afrique qui recèle des paysages faciles à déchiffrer — car il n'y a pas trop de végétation.
On y trouve aussi une flore (notamment les lithops,
d'étonnantes plantes-cailloux des déserts africains) et des animaux
très intéressants. Ce fut un voyage de presque cent jours que je me
propose de vous faire partager ici, essentiellement sur le plan
géologique.
Au cours de son voyage en Namibie, qui dura près de cent jours, Claire König a croisé de nombreuses dunes comme celle-ci, située au sein de la région de Sossusvlei, dans le parc national de Namib-Naukluft. © Luca Galuzzi, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.5
Au programme de ce tour de la Namibie, la découverte d'endroits incontournables comme les déserts.
Pour commencer, direction les richesses géologiques du Damaraland, dans
le nord de la Namibie — avec en outre les restes d’un ancien océan.
Nous évoquerons aussi les grands événements géologiques de la région,
comme la fracture du Gondwana.
Nous approcherons ensuite la géologie et la faune du parc national d’Etosha, véritable symbole du développement du tourisme en Namibie. À partir d’Etosha, nous franchirons différents cols et canyons, avec une escale à Bukkaros, qui propose un incroyable paysage volcanique qui n’en est pas vraiment un… Pour finir, nous longerons la côte namibienne, de Cape Cross à Lüderitz. Bon voyage !
En Namibie, le Damara Rock Complex est constitué de granites intrusifs et d'anciens volcans,
l'Erongo, le Brandberg et le Spitzkoppe en particulier, ce qui nous
permettra aussi de nous intéresser à l'érosion des granites.
La formation du Damara Rock Complex est constituée de granites
intrusifs qui sont passés à travers les montagnes du Damara et les
dépôts du Karoo le long de vieilles fissures datant de 480 millions
d’années, époque de la formation de la chaîne.
Les roches granitiques du Spitzkoppe sont impressionnantes. De nombreux mécanismes d’érosion sont à l’œuvre en ce lieu. © Martha de Jong-Lantink, Flickr, CC by-nc-nd 2.0
Ces fissures ont été réactivées lors de la
séparation des continents (étirement) et ont permis l’apparition
d’immenses volcans, de subvolcans et de plutons dans cette région de Namibie.
L’Erongo, « squelette volcan » à 2.350 mètres d'altitude
N’étant pas constitué que de lave
comme le Messum ou que de granite comme le Brandberg, mais des deux à
la fois, l’Erongo est l’exception. Il constitue ainsi l’un des seuls
exemples de « squelette de volcan » permettant une vue directe de la chambre magmatique.
Vieux de 130 millions d’années, avec une altitude
actuelle de 2.350 m (environ 1.000 m au-dessus de la pénéplaine
environnante), il a un diamètre de 35 km : c’est immense !
Le socle environnant est constitué de granites du Damara vieux de 500 millions d’années et de roches métamorphiques d’anciens sédiments du même âge avec des quartzites, des marbres, des schistes et des gneiss. Ce socle, veiné de pegmatite, contient des pierres précieuses (tourmaline, béryl, topaze) et des métaux (lithium, étain, béryllium). Mais la mine de Krantzberg, située au nord du volcan, serait plutôt liée au volcan lui-même (elle contient du tungstène).
Le Damaraland est souvent appelé la Monument Valley de Namibie. © Orkomedix, Flickr, CC by-nc-nd 2.0
Durant 20 millions d’années, le volcan émit
différents matériaux dont il ne reste presque plus rien, mais on peut
voir quelques-unes de ses phases d’activité sur le mur extérieur du cratère du côté ouest. Les falaises sont en basalte,
elles ont environ 100 m d’épaisseur, et se trouvent dessous, puis le
volcan a changé d’activité et les couches supérieures sont formées
d’ignimbrites qui traduisent des phases éruptives violentes et chaudes
(1.000 °C) au cours desquelles le matériel émis refond partiellement les
laves sous-jacentes, et constitue ainsi un amalgame très résistant à l’érosion de 400 m d’épaisseur qui forme ce côté ouest du volcan.
Pendant ces phases éruptives, le matériel émis d'un
seul coup a causé une énorme perte de masse et le volcan s’est effondré
en caldeira. Tout autour, de nombreuses fissures sont apparues et se
sont remplies de granite plutonique, et forment le complexe en anneau que l’on ne voit bien que depuis le dessus. Les tufs et les rhyolithes du centre traduisent les dernières phases explosives de son activité.
L’érosion
a tout emporté (par le sud où le cratère est ouvert) et au centre du
volcan, on peut, avec de l’endurance et du courage (une journée environ
en tout-terrain, accès très difficile), accéder à la racine de granodiorite qui constitue le cœur de l’édifice.
La région a été violemment distendue au moment du
gonflement contemporain de la formation du volcan. Ceci donne une idée
de l’ampleur des phénomènes qui ont accompagné la naissance de
l’Atlantique : il faut s’imaginer un gigantesque édifice dont la chambre
magmatique est actuellement à 1.000 m d’altitude. Ce qu’il reste des
parois de la caldeira après plus de 100 millions d’années d’érosion,
encore à plus de 2.000 m d’altitude, même en tenant compte du
rééquilibrage isostatique, représente une immense formation !
Le Brandberg, point culminant de la Namibie
Point culminant de la Namibie avec le Königstein
(son altitude est de 2.573 m), le Brandberg a un diamètre de 20 km et
couvre une surface de 450 km2. Il domine le paysage
environnant (qui, lui, est entre 600 et 800 m d’altitude) de 2.000 m.
C’est aussi un édifice impressionnant, mais dont l’accès est aisé. Les
points d’eau alentour en ont aussi fait un lieu de rencontre des Bushmen
qui ont peint, au centre du massif, la fameuse Dame blanche, que l'on
peut voir après deux bonnes heures de marche dans le massif, et qui est
protégée par une grille en fer peu esthétique mais efficace, certains touristes ayant jugé bon d'ajouter leurs propres graffitis aux peintures rupestres.
Un paysage du Brandberg, dans l’ouest de la Namibie. © Martha de Jong-Lantink, Flickr, CC by-nc-nd 2.0
Le massif est formé de différents types de granites
infiltrés en anneaux à des intervalles assez rapprochés lors des mêmes
époques. Ces différentes phases de formation sont :
- le gonflement de la croûte terrestre par les chambres magmatiques, qui se mettent en activité et permettent l’intrusion de masses granitiques ;
- la phase éruptive avec dépression des chambres magmatiques et formation de la caldeira ;
- une phase plutonique au cours de laquelle différents granites de diverses compositions se sont mis en place en couches concentriques de plus en plus jeunes.
Peintures rupestres du Brandberg. © Christian König, DR
Ceci a duré environ 15 à 20 millions d’années, puis
100 millions d’années d’érosion ont enlevé plus de 1.000 m de roches et
n’ont laissé que la racine du volcan sur le socle des granites du Damara
vieux de 540 millions d’années. Le Brandberg actuel ne représente donc
que le noyau de granite de la chambre magmatique d’un volcan plusieurs
fois plus grand, dont il ne reste que de toutes petites parties au sud
et à l’ouest du massif. Là aussi, on trouve tout autour des pegmatites,
120 filons de 1 km de long et plus de 50 m de large, des granites du Damara, riches en minerais
divers (étain d’Uis, mine exploitée de 1924 à 1990 à hauteur de 35.000
tonnes, il en reste 72.000 non rentables pour le moment).
Le Spitzkoppe, amoncellement rocheux de pics granitiques, ou bornhardts
Même époque, mais nous avons ici à faire à un pluton
d’une altitude actuelle de 1.700 m qui était, à l’origine, recouvert
d’au moins 1.000 m de ces vieilles montagnes du Damara. Cela fait tout
de même 2.700 m d’érosion, et il ne reste ici que quelques bouts de
granite qui dépassent, très beaux, à cause de l’érosion éolienne qui les a sculptés. On a là des inselbergs, et non des volcans.
Un lever de soleil sur le Spitzkoppe. Les plaines qui l’entourent abritent des mambas noirs et des cobras, parmi les serpents les plus dangereux du monde. © Ikiwaner, Wikimedia Commons, GNU 1.2
Érosion des granites
Roche considérée comme solide en milieu frais et humide, le granite est très sensible aux différences de température et, en zone aride, devient très facile à éroder selon certains processus, que nous détaillons ci-dessous.
La corrasion est très présente dans le massif de Spitzkoppe. C’est un vent abrasif de sable
qui retire des particules minérales selon un gradient vertical
décroissant de bas en haut, le vent étant plus riche en particules au
niveau du sol, et pas forcément très ralenti au ras du sol dans ces
régions où tout est plat. On obtient donc des formes en champignon.
Des boules de granite dans la région d’Ameib. © Christian König, DR
Les boules de granite commencent forcément à l’abri
dans un sol qui voit ruisseler de l’eau, même peu, et peu fréquemment.
Eau qui passe dans les fissures et les élargit, soit par dissolution
partielle, soit par gel,
juste sous la surface. Le granite se trouve donc débité en blocs
empilés plus ou moins cubiques. Quand le sol est érodé, ces blocs sont à
l’air et soumis aux différences de température très importantes entre le jour et la nuit (60 °C en été pour un bloc au soleil la journée), et qui provoquent des contractions brutales qui fragilisent le bloc au niveau des plans de cristallisation.
Il se débite ainsi en granite gris. Les grains sont enlevés par l’eau
et le vent. Naturellement, le phénomène est plus important dans les
angles, et les blocs ont ainsi tendance à devenir des boules.
L’exfoliation constitue exactement le même phénomène, mais peut se produire sur de très grandes surfaces, en particulier celles, convexes,
de ces granites intrusifs, qui sont déjà montés sous forme arrondie à
cause de la poussée magmatique et ont ainsi une structure en oignon qui favorise le phénomène.
Le core cracking est une rupture brutale du
bloc en deux parties qui se produit lors de différences de température
très importantes et d’une contraction brutale, coup de tonnerre claquant
selon les zones de faiblesse du bloc.
Illustration du core cracking dans la région d’Ameib. © Christian König, DR
La solution est un phénomène qui a lieu par le biais
de l’eau qui ruisselle tombe tout autour et dissout, un peu, la roche.
Ce matériel est emporté soit par l’eau soit par le vent quand il est
sec, et il se forme ainsi de petites rigoles, qui vont augmenter tant en
profondeur qu’en largeur au fil du temps. Après un temps assez long, la
boule se retrouve sur un socle de plus en plus petit, et finit par
tomber. La dissolution à cet endroit continue, et on obtient de petites
flaques. Le même phénomène provoque l’apparition de petits ruisseaux à
la surface des gros batholites.
La solution du granite peut générer des flaques comme celles-ci sur le massif. © Christian König, DR
Dans les faces à l’ombre, la dissolution, le
ruissellement ainsi que la désintégration des grains, avec une érosion
vent-sable, peuvent aboutir à la formation d’une « vague » qui servira
d’abri aux Bushmen, et dans lequel on trouvera souvent, en Namibie, des
peintures rupestres. Ces abris sont aussi appelés tafonis, mot d’origine
italienne signifiant fenêtre, parce que ce sont des endroits où s’abritaient les bergers lors des orages.
La Damara Belt est la région qui sépare le craton du Congo, au nord, du craton du Kalahari, au sud. C'est le reste d'un ancien océan qui a subi une orogenèse, puis des intrusions granitiques et enfin qui a été érodé.
La formation de l’océan
Dans l’actuelle Namibie,
trois régions se sont développées dans l’océan du Damara qui isolait
complètement le craton du Congo de celui du Kalahari. Cet océan était
large de quelques centaines à 2.000 ou 3.000 km selon certains auteurs.
Carte géologique de la Namibie. Sont également indiqués les emplacements de diverses ressources minières, comme les métaux et les pierres précieuses. © Geological Survey of Namibia
Le graben NZ (zone nord) a 850 millions d’années, avec du volcanisme
alcalin et une période de fracture. Le graben central CZ (zone
centrale), d’environ 700 millions d’années, correspond à l’effondrement
de la marge nord et à de nombreux dépôts fluviatiles datés de 1.8 à 2.1
milliards d’années, soit l’âge des anciennes chaînes de montagnes Valian
et Mokolian. Le graben sud SZ (zone sud) s’est développé en océan et a
650 millions d’années environ. Quant à SMZ, la southern margin zone, elle correspond à l’effondrement de la marge sud, avec des évaporites.
Donc entre 840 et 730 millions d’années, la phase
d’effondrement est suivie de la phase d’élargissement de 730 à 650
millions d’années avec les dépôts de l’Otavi group (zone en
bleu fluo sur la carte géologique ci-dessus) en NZ et des dépôts de
turbidites venant de l’est, dans la partie ouest de l’océan (région de
Swakopmund actuelle). La période de profondeur maximum se situe autour
de 700 millions d’années dans la zone sud SZ.
Le Matchless Member (qui passe par Windhoek, la capitale namibienne) correspond à la ride médio-océanique, et on y trouve sur près de 3 km de large et 350 km de long des amphibolites, des tufs, des pillow-lavas et des métagabbros de composition médio-océanique.
La compression et l’orogenèse
La compression
se fait dans la direction nord-ouest avec un gradient d’intensité
augmentant vers l’ouest, et rapproche donc les deux cratons. Le tout
finira par être soudé pour donner le contexte actuel.
Les premières déformations faibles touchent la
partie est. C’est lors de la seconde phase de déformation que seront mis
en place les minerais de Tsumeb (en bleu fluo ci-dessus) et de Kombat, dérivés de sources crustales autour de 600 millions d’années.
Ces déformations s’effectuent par le passage de la zone sud sous la zone centrale et l’enfoncement du craton du Congo lui-même sous une plaque à l’ouest (le continent sud-américain).
La CZ, zone centrale, peut être considérée comme la marge active et les déformations de 600 millions d’années comme le pic de métamorphisme
dans la zone nord NZ. Il y eut ensuite fusion partielle ou complète de
la partie sud de la CZ suivie de l’intrusion des premiers granites
(en rouge magenta sur la carte) entre 590 et 550 millions d’années.
Pendant ces premières phases, les SZ et SMZ ne sont pas encore
déformées. Mais il y a une surélévation importante de la zone centrale
par rapport à la zone sud.
Collision et conditions de métamorphisme
Après la mise en place de ces premiers granites, la situation change radicalement, les zones de déformation sont maintenant situées dans les SZ et SMZ : il y a eu collision.
Les conditions de métamorphisme sont maintenant de
600 °C et 10 kbar dans SMZ, avec un épaississement considérable, et
après différentes phases, la déformation s’arrête vers 530 millions
d’années, sauf une nouvelle montée de granites vers 523 millions
d’années.
Une vue sur le canyon de la Fish River, dans la région de Karas, dans le sud de la Namibie. © Thomas Schoch, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0
Les nappes de charriage
Ce sont les évaporites de SMZ chauffées et plus ou moins fondues qui ont servi de lubrifiant à la mise en place des nappes du Naukluft
(un déplacement de 35 km), qui a pris environ 60 millions d’années
entre 540 et 480 millions d’années. Vers 460 millions d’années se
mettent en place encore quelques granites et l’alaskite de la mine de
Rössing.
Les monts Naukluft, au centre de la Namibie, sont notamment connus pour leurs zèbres de montagne et leurs léopards. © Joachim Huber, CC by-nc-nd 2.0
Érosion et dépôts au Naukluft
Tout ceci est évidemment accompagné d’une forte
érosion et de dépôts relatifs entre 540 et 460 millions d’années, puis
d’une phase d’érosion plus calme en même temps que le refroidissement
général de 455 à 400 millions d’années. Différents éléments semblent
indiquer que la totalité de la chaîne a été érodée en 250 millions
d’années, mais le lieu des dépôts de cette érosion n’est pas connu dans
l’état actuel des recherches.
Linéament d’Okahandja
Une ligne remarquable aussi dans la phase d’orogenèse
est le linéament d’Okahandja au nord de Matchless (Okahandja est une
ville au nord de Windhoek). Elle marque une zone de faiblesse profonde
de la croûte importante dans la tectonique de l’orogène et l’endroit de faille et de volcanisme acide. De plus, elle coïncide avec les bassins
d’avant-arc, elle marque la marge sud du craton du Congo ainsi que la
zone d’élévation de CZ (10 km) par rapport à SZ. Enfin, elle est
caractérisée par une très forte schistosité verticale.
La Kaoko Belt
Mêmes types de phénomènes dans la Kaoko Belt
à l’ouest, avec une chronologie et un métamorphisme un peu différents.
Conclusion : nous voici donc vers 400 millions d’années !
Le reste de l'histoire géologique de la Namibie vous est donné par le grand tableau suivant, avec une période glaciaire, un désert, la fracture du Gondwana, le grand escarpement, la formation du Namib et les phénomènes de karst.
Les événements géologiques importants en Namibie résumés en un tableau. © DR
Nous nous promenons ici au sud-est d'Etosha, dans le massif d'Otavi, formé de stromatolithes et de dolomites. Nous y retrouvons l'histoire de l'océan du Damara, ainsi que le lac Otjikoto.
Massif d'Otavi
L'océan du Damara séparait, voilà très longtemps, le craton du Congo de celui du Kalahari. Cet océan a disparu lors du rapprochement de ces deux cratons, et la Damara belt est ce qui en reste et qui, maintenant, se trouve entre les deux cratons. C’est au sud du massif d'Otavi qu’affleure le Groofontein Metamorphic Complex, de deux milliards d’années, que l’on rattache au craton du Kalahari.
Au bord de l’océan du Damara, d’énormes récifs calcaires se font formés, absorbant une importante quantité de gaz carbonique en concentration beaucoup plus grande qu’aujourd’hui dans l’atmosphère. Ces récifs n’ont rien à voir avec les récifs actuels, ils étaient constitués de stromatolithes.
Les stromatolithes existaient déjà voilà 3,5 milliards d’années pour certains. © Christian König, DR
Soulevés lors de l’orogenèse du Damara, puis érodés, ils ne forment aujourd’hui plus que quelques collines, longue bordure du sud-est au nord-ouest du bassin
de l’Ovambo (craton du Congo). La continuité du groupe d’Otavi sur plus
de 500 km de long atteste de conditions très uniformes, pendant de très
longues périodes, dans des eaux peu profondes et calmes où se formaient
les stromatolithes séparés par des couches de dolomite blanche, grise ou brune (sulfate de calcium et de magnésium). On trouve aussi des couches de calcaire à oolithes en certains endroits.
Ces couches se sont formées sur 100 millions
d’années au moins, et peuvent atteindre 5000 m d’épaisseur. Elles se
sont soulevées il y a 650 millions d’années, et si elles sont encore des
montagnes de nos jours, c’est à cause d’un dôme sous-jacent à qui l’on
doit aussi l’affleurement de Grootfontein.
Les stromatolithes
Les stromatolithes ont donc entre 750 et 700 millions d’années, et on retrouve les mêmes marqueurs fossiles et minéraux d’un bout à l’autre de la formation.
Les stromatolithes sont l’œuvre de communautés bactériennes. © Christian König, DR
Pour rappel, on peut dire que la diminution
drastique de la pression partielle de gaz carbonique a commencé il y a
3,8 milliards d’années et que voici deux milliards d’années, 99,5 % du
gaz carbonique était déjà piégé. La production d’oxygène a elle aussi
été complètement piégée pendant le même temps pour oxyder les éléments
présents dans les océans, et ce n’est qu’aux environs d’un milliard
d’années que l’eau s’est saturée en oxygène et que celui-ci a commencé à
sortir sous forme de gaz dans l’atmosphère. Je ne crois pas aujourd’hui qu’il y ait d’opposition à admettre de 0 à 1 % d’oxygène dans l’air autour d’un milliard d’années.
À partir de cette saturation de l’eau en oxygène,
les cellules ont dû trouver une protection efficace contre cet oxydant
tout à fait mortel pour elles (même à une concentration maximale de 3 %
dans l’eau froide), et les stromatolithes ont fabriqué du calcaire en
très fines couches (translucides, voire transparentes) qui a permis aux cyanobactéries de rester à l'abri de ce gaz toxique !
Les stromatolithes fabriquent une microcouche de
calcaire en dehors de la cellule : ceci les différencie des thrombolites
qui, eux, fabriquent aussi le calcaire, mais le gardent à l’intérieur
de la cellule et sont donc plus tardifs dans l’histoire.
Les cyanobactéries sont donc capables de photosynthèse, mais aussi de certains déplacements pour pouvoir rester à la surface de leur construction, afin de profiter des rayons ultraviolets, énergie nécessaire pour produire leur ATP, ou adénosine triphosphate.
L’Otjikoto, un lac naturel
Naturellement, ces grandes formations calcaires et
dolomitiques soulevées ont été soumises à une érosion karstique très
intense pendant des millions d’années, et il y a dans le sous-sol de
cette région un immense réseau souterrain de galeries et de cavernes qui
constitue un gigantesque réservoir d’eau. Ces conduits ressortent à
Etosha.
Le lac Otjikoto est situé près de la ville de Tsumeb. En plus de munitions de la première guerre mondiale, il abriterait un coffre-fort allemand rempli de six millions de marks-or. Les recherches restent infructueuses. © Steve Wilson, Flickr, CC by-nc 2.0
Il y a aussi quelques formations spectaculaires
visibles dans cette région, comme d’immenses dolines qui se sont
remplies d’eau quand leur profondeur a atteint le niveau de la nappe
souterraine. Ces dolines constituent maintenant des lacs très
particuliers, comme celui de Guinas (140 m par 70, et 119 m de
profondeur) et d’Otjikoto. Ce dernier, d'un diamètre d’environ 100 m et
d'une profondeur aux alentours de 55 m, est le plus petit des deux lacs
permanents naturels de Namibie. C'est dans ce lac que les troupes
allemandes ont jeté toutes leurs munitions et leurs armes lors de
l'approche des Britanniques et des Sud-Africains en 1915.
Ces lacs sont reliés au réseau souterrain, mais leur niveau baisse parce qu’il y a surpompage dans le circuit. Le lac souterrain de Harasib est également tout proche.
avec Futura-sciences
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