Percer le mystère des dépôts d’oxydes métalliques mettant en péril les pétroglyphes micmacs en Nouvelle-Écosse

Le centre de la Nouvelle-Écosse recèle environ 400 pétroglyphes historiques laborieusement gravés par la Première Nation micmaque sur des rochers au bord de lacs et de rivières. Ces magnifiques dessins illustrent de façon très élaborée des scènes de la vie quotidienne, comme la pêche et la chasse, ainsi que l’arrivée des Européens aux 18e et 19e .

Ces pétroglyphes sont constamment menacés par l’érosion naturelle, le vandalisme ou les variations du niveau de l’eau provoquées par les barrages hydroélectriques.

Depuis les années 1990, une autre menace a fait son apparition : plusieurs pétroglyphes des berges du lac Kejimkujik, dans le parc national Kejimkujik, se couvrent d’une couche peu commune d’oxydes métalliques.

De concert avec la scientifique en conservation de Parcs Canada Despoina Kavousanaki, Ph. D., j’utilise des techniques de pointe pour déterminer l’origine de ce mystérieux phénomène dans l’intention de trouver des moyens de le prévenir.

Nous avons commencé notre recherche en utilisant un appareil de pointe : un microscope électronique à balayage à émission de champ qui permet de cartographier la répartition des éléments métalliques à la surface d’un petit sous-échantillon de roche couverte d’oxydes métalliques.

Dans un microscope électronique à balayage, les électrons rebondissent sur la surface de l’échantillon pour reconstruire une image qui fournit des données sur la forme et la composition chimique de l’échantillon. Les images révèlent la répartition de deux métaux, le manganèse et le fer, à la surface de la roche.

Ces éléments proviennent-ils de l’intérieur de la roche, de l’eau du lac ou d’ailleurs ?

Un collage de quatre images montrant des échantillons de roches décrites dans la légende.

Images d’un échantillon de roche prélevé près d’un pétroglyphe du lac Kejimkujuk. a) La roche originale (de couleur pâle) et la couche d’oxydes métalliques (de couleur foncée). L’épaisseur moyenne du dépôt est inférieure à 1 mm. b) Une micrographie au microscope électronique à balayage d’une zone touchée par les oxydes. Les couleurs vives indiquent les zones riches en métaux. c) et d) Une série de cartes chimiques montrant la répartition des éléments à la surface de la roche : le fer (Fe), en bleu, et le manganèse (Mn), en vert. Les couleurs les plus intenses traduisent les plus fortes concentrations de métaux. Image : Aaron Lussier, © Musée canadien de la nature.

Pour répondre à cette question, nous avons extrait une minuscule partie de la couche métallique grâce à un faisceau ionique focalisé afin d’en obtenir une image avec le  microscope électronique à transmission. Faisant appel à des faisceaux d’ions de gallium, le faisceau ionique focalisé permet de couper des tranches de roche d’à peine 65 nanomètres, soit environ 1500 fois plus fin qu’un cheveu humain. Le microscope électronique à transmission, pour sa part, émet un puissant faisceau d’électrons qui traverse l’échantillon puis reconstruit une image de la même façon qu’un microscope ordinaire utilise les ondes lumineuses. Cet appareil est si puissant qu’il peut agrandir des objets plus d’un million de fois et rend presque l’image d’un atome.

Les images que nous avons ainsi obtenues montrent un réseau très complexe de minuscules fragments de minéraux, dont les formes et les textures fournissent de précieux renseignements sur les processus, naturels ou humains, qui ont induit le déplacement et le dépôt de ces oxydes métalliques à la surface de la roche. La forme et l’agrégation des fragments de minéraux laissent croire à un processus bactérien.

Données de l’échantillon obtenues grâce au microscope électronique.

Les données collectées grâce au microscope électronique à transmission sur le sous-échantillon de dépôt d’oxydes métalliques d’un pétroglyphe de Kejimkujuk. Notez la très petite échelle. Aperçu de l’échantillon montrant a) la texture et la composition minéralogique et b) la complexité de la composition du dépôt. Chaque couleur correspond à une composition minérale différente. c) Une image d’un seul grain d’argile de l’échantillon obtenue grâce au microscope électronique à transmission (MET) de haute résolution; e) les lignes parallèles que l’on observe traduisent la structure atomique sous-jacente de l’échantillon. d) Une image MET à plus haute résolution des nanoparticules d’oxyde de manganèse. Image : Aaron Lussier, © Musée canadien de la nature.

La prochaine étape consistera à effectuer une carte géologique détaillée de la zone qui nous intéresse en vue d’évaluer l’étendue des dépôts et de les mettre en corrélation avec la composition de la roche.

Ces analyses nous permettront de mieux comprendre la migration, vers l’environnement local, des métaux composant les dépôts et de déterminer les meilleurs moyens d’assurer la préservation de ce précieux patrimoine des Premières Nations. Surveillez la suite !

Texte traduit de l’anglais.

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