La cartographie de la géologie de l’Amérique du Sud
Jorge Gómez Tapias, Carlos Schobbenhaus, Nohora Emma Montes Ramírez, Fernando Alirio Alcárcel Gutiérrez, and Daniela Mateus Zabala
Résumé
La carte géologique de l’Amérique du Sud (GMSA) à une échelle de 1:5 000 000 illustre les progrès récents dans la cartographie géologique de l’Amérique du Sud. Les informations compilées à partir des cartes géologiques nationales des différents pays et cartes régionales ont été généralisées et harmonisées à l’échelle 1:5 000 000 puis enrichies d’informations géochronologiques provenant de revues indexées. La numérisation, l’harmonisation et l’édition de la carte ont été effectuées avec l’image en relief ombré avec une résolution de 90 m dans le contexte, facilitant un excellent géoréférencement et permettant de futures mises à jour de la carte en fonction des recherches continues. Pour construire le GMSA, huit ateliers ont eu lieu pour discuter et définir ses caractéristiques. L‘atelier le plus pertinent a eu lieu à Villa de Leyva, Colombie, avec la participation de délégués de plusieurs pays. Ici, nous avons obtenu la géologie officielle cartographie de chaque pays d’Amérique du Sud et nous avons fait accords pour la réalisation ou la révision et l’approbation de la carte finale. Les autres ateliers ont concerné les groupes supervisant le GMSA au sein du Service géologique colombien et du Service géologique du Brésil, qui à compilé et intégré la carte. Plus précisément, la GMSA comprend des couches d’unités chronostratigraphiques, des failles, des plis, dykes basaltiques, roches volcaniques intrusives et alcalines – carbonatites, roches métamorphiques à haute pression, cratères d’impact, kimberlites et volcan.
Introduction
La troisième édition de la Carte géologique de l’Amérique du Sud (GMSA), à l’échelle 1/5 000 000, a été réalisée par la sous-commission sud américaine de la Commission pour la Carte Géologique du Monde (CGMW) et l’Association des études géologiques et minières ibéro-américaines et la coopération des études géologiques de la Colombie, du Brésil, de l’Argentine, du Chili, du Pérou, de l’Uruguay et de l’Équateur et l’aide de plusieurs universités et instituts de recherche.
En 2008, le projet a été approuvé lors de l’Assemblée Générale de la CCGM au 33ème Congrès Géologique International à Oslo, Norvège. Il a d’abord été avancé dans trois ateliers tenus à Tabatinga, Brésil impliquant les études géologiques de la Colombie, du Brésil et du Pérou du 1er au 2 octobre 2009, du 8 au 13 août 2010 (Fig. 1a) et du 29 novembre au 1er décembre 2011. Dans ces ateliers, un diagnostic de la géologie de ces trois pays était achevée — il n’y avait pas de coïncidence entre leurs cartes géologiques —, un brouillon de la légende fut préparé, et les parties ont convenu que le Service géologique colombien (CGS) serait responsable de l’intégration et de l’harmonisation des géologie des Andes et de la Patagonie et le Service géologique de Brésil (CPRM) pour ces missions concernant la plateforme sud-américaine.
Le projet a reçu une impulsion importante de la part de l’atelier de la Carte Géologique le l’Amérique du Sud organisé du 21 au 26 juillet 2014 à Villa de Leyva, Colombie, organisé par le CGS et en présence de 43 délégués d’Argentine, Bolivie, Brésil, Chili, Colombie, Equateur, France, Hollande, Pérou, Espagne, Suriname, Uruguay, et le Venezuela (Fig. 1b). Dans cet atelier, le géologue officiel une cartographie de chaque pays d’Amérique du Sud a été fournie. En outre, un délégué de chaque pays a présenté sa carte nationale.
Les quatre résultats les plus importants de l’atelier étaient les suivants : dans un premier temps, deux coordinateurs ont été nommés par pays. Deuxièmement, l’Argentine, le Venezuela et l’Équateur créeraient la généralisation à un échelle de 1: 5 000 000, puis l’envoyer au groupe de compilateurs dans le CGS. De plus, le CGS généraliserait le Chili, le Pérou, l’Uruguay et Bolivie à l’échelle 1/5 000 000, puis envoyer ces cartes à leur la commission géologique ou l’université correspondante doit être examinée, discutée et approuvée. La plate-forme sud-américaine serait compilée, harmonisée et généralisée par la CPRM, comme précédemment
discuté. Troisièmement, une proposition conjointe de légende serait faite représentaient les singularités de la géologie de chaque région. Quatrièmement, toutes les connaissances générales sur la géologie de l’Amérique du Sud ont été compilées.
Suite à l’atelier Villa de Leyva, le CGS et la CPRM à nommé un groupe de chercheurs dédié exclusivement à la production la GMSA. Par la suite, du 16 au 20 mai 2016, un cinquième atelier s’est tenu à Rio de Janeiro, Brésil, entre la CPRM et la CGS (Fig. 1c). Dans cet atelier, l’avancement de la carte a été présenté, et les codes pour les unités chronostratigraphiques ont été définies.
Le modèle de style comprend les plis, les failles, les unités chronostratigraphiques, les volcans quaternaires, les cratères d’impact, les roches anticycloniques, les zones de suture, les dykes basiques, complexes alcalins plutoniques et volcaniques, limites de plaques, océanique structures, glaciers, lacs salés, croûtes océaniques et bathymétrie convenu, et les quatre encarts de la GMSA – la carte régionale de la plaque la tectonique, la légende, la symbologie et le format ont été définis.
Pour s’assurer que tous les événements géologiques des Andes étaient représentés sur le GMSA et la possibilité de corréler les unités chronostratigraphiques avec les mêmes âges qui représentent un seul événement, l’atelier sur l’évolution géologique des Andes s’est tenu du 5 au 10 décembre 2016, animé par le professeur Victor A. Ramos de l’Université de Buenos Aires, Argentine (Fig. 1d). Au cours de cet atelier, le nombre d’unités chronostratigraphiques dans les Andes a été réduit de moitié, ce qui a rendu la carte beaucoup plus lisible. De plus, il était assuré que chaque événement tectonique serait représenté dans au moins un polygone sur la carte. Par exemple, le complexe de base Ojo de Colorado et Loma Alta Gabro ont été inclus – unités qui représentent la suture des terres accrétées à la proto–marge du Gondwana au cours du Paléozoïque.
Au cours du second semestre 2007, l’harmonisation des Andes et de la Patagonie a été achevé. Ce travail n’avait pas de complications majeures car la plupart des unités concernaient le Néogène et le Quaternaire.
La première version du GMSA a été présentée lors de l’Assemblée de la CCGM du 20 au 23 février 2018 dans les bureaux de l’UNESCO à Paris, France. Dans cette conférence, il y avait de la place pour les discussions concernant la carte. Enfin, le huitième atelier s’est tenu le 28 juin 2018, à la Villa de Leyva, Colombie, pour répondre aux commentaires des examinateurs de cartes et pour définir et convenir des encarts finaux du GMSA.
Le GMSA a donc été un projet exécuté sur 11 ans. Les cartes le lancement international a eu lieu le 26 novembre 2019 à Bogotá, Colombie, en présence des directeurs des services géologiques de Colombie et du Brésil, des délégués du Bureau de Recherches Géologiques et Minières de France, et le président de la CCGM.
La GMSA représente donc la vaste ampleur de la récent progrès de la géologie de l’Amérique du Sud. Plus précisément, il intègre une nouvelle cartographie qui, dans plusieurs pays, a été réalisée à plus grande échelle, les données de centaines de publications scientifiques, de nouvelles, les âges géochronologiques et les progrès des systèmes d’information géographique qui permettent, par exemple, l’utilisation d’images en relief ombré pour permettre l’harmonisation et le géoréférencement des informations géologiques .
Les sources de données
Pour la généralisation et l’harmonisation du GMSA au 1:5 000 000, cartes analogiques et numériques avec des échelles allant de 1:500 000 à 1:1 000 000 ont été utilisés. Pour le Brésil, en plus de la carte géologique nationale, cartes géologiques des différents états et quelques fiches géologiques ont été utilisés.
Méthodologie
Les unités chronostratigraphiques (UC) du GMSA ont été classées selon l’âge et le type de roche ou de gisement. Chaque âge a été différencié en fonction du système/période, et toutes les roches ont été différenciées comme roches sédimentaires, ignées ou métamorphiques. Les roches sédimentaires étaient groupés en siliciclastiques, carbonatés, évaporitiques ou indifférenciés ; roches volcaniques andésitiques et apparentées, basaltiques, rhyolitiques, alcalines, volcano-sédimentaires ou indifférenciées; roches plutoniques granitiques, gabbroïques et ultramafique, ou alcaline ; et, enfin, des roches métamorphiques aussi basses à grade moyen, moyen à élevé ou indifférencié.
Entités ponctuelles, y compris les intrusions alcalines/carbonatites, les kimberlites et les roches associées, les cratères d’impact, les volcans et les hautes pressions les roches métamorphiques (éclogites et schistes bleus) sont représentées sur le carte; concernant les entités linéaires, dykes et amas de kimberlites et les roches apparentées sont représentées sous forme de polygones.
Chaque symbole UC a une couleur qui indique l’âge et un motif qui indique le type de roche. Les seules roches qui n’ont pas reçu un tel dépistage
étaient des roches siliciclastiques. Pour la couleur de chaque UC, les valeurs de rouge, vert et bleu établis dans la Charte Chronostratigraphique ‘Internationale v2018/08 (Cohen et al., 2013) de la CCGM ont été utilisées. Cependant, les couleurs des unités précambriennes ont été choisies via une proposition présentée par la CPRM car la diversité des unités à cet âge et les petites tailles de plusieurs polygones de ces unités ont nécessité une plus grande différenciation que celle permise par les couleurs établies dans la Charte Chronostratigraphique Internationale pour cette gamme de temps géologiques.
Pour les couleurs des motifs, le critère était qu’ils devaient contraste efficacement avec le fond. Celles-ci ont été créées dans CorelDraw 12 puis exportées vers un fichier de police (police True Type), qui, une fois chargé dans ArcGIS, nous a permis de générer le style qui contient chaque
symbole utilisé sur la carte pour chaque unité. La méthodologie de création les modèles avec un fichier source ont été adaptés de la carte géologique de l’Amérique du Nord (Reed et al., 2005), qui avait été utilisé avec succès pour générer la carte géologique de la Colombie 2015 (Gómez et al.,2015). Cela offre de grands avantages tels que la génération d’un affichage rapide d’une carte dans ArcGIS, une sortie graphique claire, un fichier d’une taille plus petite(PDF), ainsi que la réduction du temps d’impression.
Pour la définition et la généralisation des UC, la méthodologie a consisté à lister les unités lithostratigraphiques originales de la carte géologique de chaque pays avec leur âge et leur description respectifs. Ensuite, un nouveau code a été construit pour chaque unité selon les critères d’âge et de type de roche définis pour le GMSA.
Pour cela, la couverture des polygones avec la géologie a été affichée dans ArcGIS, puis un nouveau champ a été ajouté avec chaque code à l’échelle 1:5 000 000. À partir de ces nouveaux codes, une symbologie a été créée avec des couleurs qui représentent les âges et les motifs de chaque type de roche, puis une carte a été générée avec les unités codées à 5M. La carte avec cette nouvelle symbologie 5M et cette grille de coordonnées a ensuite été imprimée à l’échelle 1:3 000 000 pour regrouper et généraliser les unités via une méthode à main levée.
Cette carte analogique a ensuite été scannée et géoréférencée pour numériser les nouvelles UC, failles et plis à 5M. Comme la majorité des cartes géologiques ont été publiées pour la première fois il y a de nombreuses années, lorsque cela était nécessaire, nous avons mis à jour les âges des UC avec des publications scientifiques récentes concernant les informations géologiques de chaque pays focal (principalement des datations radiométriques). Par exemple, pour la carte géologique du Pérou (Ingemmet, 2016), les UC paléozoïques ont été mises à jour avec les âges pertinents dans Chew et al. (2007, 2008) et Mišković et al. (2009).
Pour la généralisation, les dernières éditions des cartes publiées ont été utilisées, telles que la carte géologique de l’Équateur (Egüez et al., 2017), la carte géologique du Pérou (Ingemmet, 2016) et la carte géologique de la Colombie (Gómez et al. , 2015). Le CGS a réalisé la généralisation et l’harmonisation de la géologie du Pérou, du Chili, de la Bolivie et de l’Uruguay. Bien que l’Équateur ait déjà créé une carte à l’échelle 1:5 000 000, il a fallu la réviser avec les critères pertinents, car une version ultérieure avait été publiée, mieux géoréférencée que la version précédente.
La généralisation de la carte géologique 5M de la plate-forme sud-américaine a été réalisée par la CPRM. Toutes les cartes générées ont été envoyées sous forme papier afin que leur géoréférencement et leur numérisation puissent être complétés par le CGS.
Des images en relief ombré de l’Amérique du Sud ont été utilisées comme principal outil d’harmonisation pour le GMSA. Celles-ci ont été réalisées dans ArcGIS 10.2 via la grille de la Shuttle Radar Topography Mission avec une résolution de 90 m, téléchargée sur le site de l’United States Geological Survey (USGS, 2002).
Chaque image a été créée avec une simulation d’illumination solaire avec des azimuts de 315o et 45o et une hauteur de 45o pour simuler le soleil à environ 10 heures à Bogotá, en Colombie. Chaque image en relief ombré de 45o a été affichée avec une transparence de 50% superposée à celle de 315o d’azimut. Parce que la cordillère des Andes traverse le continent du sud au nord, ce type d’affichage évite les parties très sombres d’une image, permettant la mise en valeur 5 des caractéristiques du terrain pour faciliter l’observation des principales structures géologiques.
La carte de base GMSA a été préparée avec des images en relief ombré, des images Landsat TM et Google Earth, généralisées à l’échelle 1:5 000 000. Pour l’harmonisation, les UC ont été superposées avec 50% de transparence sur l’image en relief ombré de l’Amérique du Sud et étendues d’un pays à l’autre. De même, cela a été effectué pour les couches de failles et de plis. Bien que le GMSA ait une échelle de 1:5 000 000, ses unités chronostratigraphiques ont été parfaitement ajustées aux reliefs via ces images en relief ombré, permettant à la fois la mise en place de ses services web et son affichage sur Google Earth. Il a fallu plus de trois ans pour ajuster correctement les UC, car dans de nombreuses régions, comme la Bolivie, toutes les informations ont dû être renumérisées.
Les 419 volcans du Quaternaire ont été tracés à l’aide des cartes géologiques de chaque pays lorsqu’elles étaient disponibles ou ont été obtenues à partir de Volcanoes of the World (Siebert et al., 2010) ou de la base de données du Global Volcanism Program de la Smithsonian Institution (https:// volcan.si.edu/). De même, la couche de cratère d’impact en Amérique du Sud a été tirée de Impact Cratering: The South American Record–Part 1 and Part 2 de Crósta et al. (2019a, b).
De plus, un géoréférencement parfait de ces deux couches a été réalisé avec l’ajout d’images Google Earth. Pour les zones marines, la couverture de la croûte océanique sur la carte tectonique de l’Amérique du Sud a été utilisée (Cordani et al., 2016). Pour ces zones, chaque image en relief ombré a été créée de la même manière que pour les zones continentales en utilisant la grille de Gebco (2014).
Pour la zone de l’ouest de la Colombie, les âges de la croûte océanique et de ses structures ont été mis à jour suite à Morell (2015) et Lonsdale (2005). Enfin, une fois les cartes des Andes et de la Patagonie intégrées par le CGS et la plateforme sud-américaine produite par la CPRM, une première ébauche a été générée puis envoyée aux délégués de chaque pays pour examen, discussion et approbation.
Édition
Pour le GMSA, un montage a été effectué pour assurer une visualisation parfaite. Ce travail d’édition a duré un an et demi et a consisté en l’impression en continu de versions périodiques de la carte jusqu’à l’obtention d’une bonne visualisation des UC et d’une densité d’information optimale. Ainsi, la taille minimale du polygone a été définie à 10 km2 ; la couleur et l’épaisseur des failles et des plis ont été ajustées ; les polices, les tailles des annotations et leurs emplacements sur la carte ont été sélectionnés ; et les symbologies des digues, des kimberlites, des cratères d’impact, des volcans et des roches métamorphiques à haute pression ont été créées. Par la suite, un examen a permis de s’assurer que dans chaque case de 10 cm2, il y aurait au moins une annotation pour une UC donnée (Figure 6a). Pour les dykes et les carbonatites, des couleurs ont été attribuées pour représenter leurs âges qui contrastent bien avec les couleurs des UC.
L’ordre des UC a changé plusieurs fois en raison de révisions basées sur les innombrables revues de la géologie par le CPRM et les chercheurs juniors du CGS qui ont vérifié chaque UC pour s’assurer qu’il n’y avait pas d’erreurs (Fig. 6b). Une fois que la GMSA a passé l’examen par les pairs que la CCGM exige de toutes ses publications, une correction de style thématique a été apportée.
Le GMSA comprend six encarts pertinents comme suit : format, conventions, légende, sources d’information, résumé et une carte des plaques tectoniques de l’Amérique du Sud (Fig. 2). Dans le cadre de la légende de la carte, la carte stratigraphique internationale v2018/08 (Cohen et al., 2013) est reproduite sur le côté gauche de la GMSA avec chaque type de roche répertorié en haut. Chaque UC s’est vu attribuer un nombre entier, trié par ordre croissant d’âge. Ainsi, les matériaux les plus récents sont en haut de la légende (Fig. 7). Ce même numéro a été utilisé pour étiqueter les différentes unités sur la carte pour un total de 292 unités.
De même, pour représenter les dykes alcalins intrusifs/volcaniques et mafiques, des symboles de différentes couleurs ont été utilisés et un numéro a été attribué pour les représenter, de 293 à 302 pour les dykes alcalins intrusifs/volcaniques et de 303 à 307 pour les dykes (Figure 7).
Pour que le lecteur puisse bien comprendre la carte, la légende de la GMSA doit être imprimée.
Pour saisir à quelle UC correspond un certain nombre, il faut consulter la légende. Premièrement, le motif dans la partie supérieure de la légende qui représente la lithologie doit être identifié; ensuite, il faut balayer vers le bas jusqu’à ce que le numéro soit identifié puis horizontalement vers la gauche jusqu’à ce que son âge soit trouvé. Ainsi, par exemple, le nombre 127 correspond aux roches gabbroïques et ultramafiques de l’Édiacarien (635–541,0 Ma) et le nombre 18 aux roches volcano-sédimentaires néoarchéennes (2800–2500 Ma).
La carte en médaillon de la tectonique des plaques d’Amérique du Sud montre les emplacements et les limites des plaques associées au continent et à son cadre tectonique : Amérique du Sud, Nazca, Cocos, Caraïbes, Écosse, Sandwich et Afrique. De plus, la distribution des volcans quaternaires est montrée, tandis que la ceinture de déformation andine est différenciée de la plate-forme sud-américaine. Un autre encart indique toutes les cartes géologiques qui ont servi à la compilation du GMSA, illustrées à la figure 3.
Systèmes d'information géographique (SIG)
Le SIG de la GMSA a été structuré dans le logiciel ArcGIS 10.2.2. Pour cela, un fichier de géodatabase a été créée avec les jeux de données suivants : carte de base, sources, géologie, structures océaniques et plaques tectoniques. Chacun de ces jeux de données est composé d’entités ou de classes d’entités associées ; par exemple, la géologie comprend les classes d’entités des unités chronostratigraphiques, des failles, des plis, des dykes basiques, des carbonatites alcalines volcaniques et intrusives, des schistes bleus et des éclogites, des champs de kimberlites, des cratères d’impact, des volcans quaternaires et leurs annotations, qui identifient ces entités sur la carte . La structure du SIG de la GMSA est illustrée à la figure 8. La GMSA a une échelle de 1:5 000 000, suit le système de coordonnées WGS-1984 et sa sortie graphique a une projection polyconique avec une latitude d’origine à l’équateur et longitudinale. origine au méridien central de 59 à l’ouest de Greenwich. Le GMSA a été rendu public le 26 novembre 2019, en SIG (MXD, style, File Geodatabase), PDF haute résolution (version imprimable), PDF basse résolution (web), TIFF et polices, permettant la recréation du Modèles CU. De plus, le service Web et ArcGIS Online ont été mis en œuvre ; ce dernier peut être facilement déployé sur un appareil mobile (Fig. 9).
Début 2022, la version Google Earth du GMSA et la carte du relief géologique de l’Amérique du Sud à l’échelle 1:5 000 000 ont été mises à la disposition du public (Gómez et al., 2022) (Fig. 10). L’élaboration de la carte du relief géologique de l’Amérique du Sud a été réalisée avec le logiciel Blender 3D par l’ingénieur forestier Hengki PURWONEGORO, qui travaille dans le secteur de la foresterie industrielle chez Araya Bumi Indonesia Group. La carte est un outil de modélisation qui permet une représentation schématique à travers un ensemble d’objets et d’éléments, d’ombres et de textures ajoutées à une surface 3D initiale générée avec un DEM (GEBCO). Une fois rendue, la carte comprenait une image 3D avec une résolution de 90 STRM.
Conclusions
Le GMSA résume 3,4 Ga de l’histoire géologique du sous-continent sud-américain sur la base de la cartographie géologique produite et mise à jour par les commissions géologiques et les résultats de nombreuses études publiées au cours des 20 dernières années depuis la publication de l’édition précédente du GMSA (Schobbenhaus et Bellizia, 2001) .
Pour compléter le GMSA, une méthodologie propriétaire a été utilisée, appliquant les dernières avancées en matière de SIG. Au sein de cette méthodologie, le géoréférencement efficace des informations se démarque, car cela permettra des mises à jour de la carte en moins de temps qu’auparavant. Les auteurs espèrent que la méthodologie mise en œuvre pour la production du GMSA sera utile à d’autres chercheurs chargés de la tâche titanesque de construire des cartes géologiques à petite échelle et que la carte servira de support à de nouvelles recherches à travers l’Amérique du Sud et la planète entière, non seulement en géologie mais aussi dans d’autres domaines.
La GMSA a été publiée dans plusieurs formats mis à la disposition des utilisateurs. Le tableau 1 comprend l’URL où le GMSA peut être téléchargé dans différents formats, entièrement gratuitement, à partir du site Web du CGS.
Remerciements
Les auteurs souhaitent exprimer leur sincère gratitude au Dr Oscar Paredes Zapata, directeur général du Service géologique colombien de 2011 à 2022, et au Dr Esteves Pedro Colnago, directeur-président du Service géologique du Brésil, pour son soutien inconditionnel dans le développement de la GMSA.
Nous apprécions également les contributions des 58 collaborateurs des commissions géologiques d’Amérique du Sud, des universités et des centres de recherche. Le projet GMSA a été financé par le Service géologique colombien et le Service géologique du Brésil.
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