Localisation
L'astroblème se trouve au cœur du lac Mistassini, le plus vaste lac naturel du Québec. Le lac est situé dans la région administrative du Nord-du-Québec, sur le territoire d'Eeyou Istchee. La communauté crie de Mistissini est établie sur ses rives méridionales.
La structure est en grande partie recouverte par les eaux du lac. Seule l'île Rouleau en expose une portion émergée, ce qui en fait le principal lieu d'observation directe des roches déformées par l'impact. L'île Manitounouc, voisine, sert de point de comparaison dans les études géophysiques : on n'y observe pas de déformation d'impact marquée, ce qui aide à délimiter l'extension probable de la structure.
Le caractère lacustre du site conditionne la façon dont l'astroblème est étudié. Les observations de terrain se limitent aux affleurements insulaires. Le reste de la structure n'est accessible que par des méthodes indirectes, comme la bathymétrie et la cartographie magnétique réalisées à partir d'une embarcation.
Contexte géologique
L'astroblème est encaissé dans les dolomies schisteuses du Groupe de Mistassini. Cette séquence sédimentaire d'âge paléoprotérozoïque occupe le bassin de Mistassini. Elle repose sur le socle archéen de la Province de Supérieur, la plus ancienne et la plus étendue des provinces géologiques du Bouclier canadien au Québec.
Le Groupe de Mistassini est dominé par des roches carbonatées, surtout des dolomies, associées à des niveaux schisteux. Cette composition distingue l'astroblème de l'Île Rouleau de la plupart des autres structures d'impact du Québec. Celles-ci se sont généralement formées dans des roches cristallines, ignées ou métamorphiques, comme les astroblèmes de Charlevoix ou de Manicouagan.
Les structures d'impact formées dans des cibles carbonatées présentent des difficultés particulières. Les carbonates réagissent au choc autrement que les roches cristallines. Leur faible contenu en minéraux magnétiques rend aussi les signatures géophysiques plus subtiles. L'astroblème de l'Île Rouleau constitue donc un cas d'étude pour la géophysique des impacts en milieu sédimentaire.
Indices d'impact
L'origine météoritique de la structure repose sur la présence de cônes de percussion (shatter cones) dans les roches de l'île Rouleau. Ces figures striées en forme de cône se forment sous l'effet d'une onde de choc d'une intensité que les processus géologiques terrestres ordinaires, volcaniques ou tectoniques, ne produisent pas. Elles sont reconnues comme un critère diagnostique d'impact.
L'île correspondrait à une partie du soulèvement central de la structure, soit la zone où les roches profondes ont rebondi vers le haut immédiatement après la formation du cratère. Ce type de structure caractérise les cratères dits complexes. Dans ceux-ci, l'effondrement des parois et la remontée du plancher modifient la cavité initiale en forme de bol.
L'érosion prolongée, notamment glaciaire, a fait disparaître la morphologie originelle du cratère. Le rebord n'est plus visible, et les dépôts de remplissage ont pour la plupart disparu. Ce qui subsiste est la racine déformée de la structure, d'où le terme d'astroblème, ou « cicatrice d'étoile », employé pour désigner les structures d'impact anciennes et érodées.
Dimensions et structure
Le diamètre originel du cratère n'a pas été mesuré directement. Il est reconstitué à partir des données géologiques et géophysiques. Une étude publiée en 2009 dans le Geophysical Journal International propose deux reconstructions :
| Hypothèse | Diamètre estimé | Évaluation des auteurs |
|---|---|---|
| Première reconstruction | 4,4 km | Jugée plus compatible avec la topographie et avec l'absence de déformation marquée sur l'île Manitounouc |
| Seconde reconstruction | 6,8 km | Jugée moins compatible avec les observations |
La même étude décrit une anomalie magnétique arquée autour de l'île. Les auteurs l'interprètent comme pouvant correspondre à des failles qui délimitent le périmètre du soulèvement central. Ils précisent toutefois que l'origine de cette anomalie reste liée à des interprétations géologiques concurrentes.
Les compilations de référence sur les impacts terrestres retiennent généralement un diamètre d'environ 4 kilomètres. Ce chiffre est voisin de la plus petite des deux reconstructions.
Âge
L'âge de l'impact n'est pas établi avec précision. La seule contrainte ferme découle de la stratigraphie : l'impact est postérieur au dépôt des dolomies paléoprotérozoïques du Groupe de Mistassini qu'il a déformées.
Une estimation souvent reprise situe l'événement à moins de 300 millions d'années. Elle provient de compilations secondaires et doit être considérée comme une estimation, et non comme une datation confirmée. Aucune datation radiométrique de roches fondues par l'impact n'est connue pour cette structure.
L'incertitude tient en grande partie à l'état d'érosion du site. Les roches de fusion et les brèches de remplissage, qui permettent ordinairement de dater un impact, ont été en grande partie enlevées ou demeurent sous les eaux du lac.
Historique des recherches
La nature d'impact de la structure a été proposée en 1976 par les géologues J.-L. Caty, E. H. Chown et D. W. Roy. Leur article la présentait comme un nouvel astroblème du lac Mistassini, à partir de travaux de terrain menés sur l'île Rouleau, dont l'identification de cônes de percussion. Cette publication est demeurée la référence de base sur la géologie du site.
En 2009, J. Evangelatos, K. E. Butler et J. G. Spray, de l'Université du Nouveau-Brunswick, ont publié dans le Geophysical Journal International une étude géophysique marine de la structure. Les auteurs ont combiné des données bathymétriques et magnétiques recueillies sur une zone d'environ 6,5 kilomètres sur 10 kilomètres autour de l'île. Leurs travaux ont permis de proposer les reconstructions du diamètre originel et de discuter de la signification de l'anomalie magnétique arquée. Ils ont aussi illustré l'intérêt des levés magnétiques sur l'eau pour l'étude des structures d'impact submergées.
Cette étude emploie pour l'île le nom Mintunikus Misaupinanuch, en précisant qu'elle était auparavant appelée île Rouleau. La structure demeure toutefois connue dans la littérature géologique sous le nom d'astroblème ou de structure de l'Île Rouleau.