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Remerciements au Pr.Ron Blakey, professeur émérite de géologie, spécialiste en paléogéographie, Université Northern Arizona, qui m'a autorisé à utiliser ses cartes et ses montages vidéos.
Colorado Plateau Geosystems, Inc. ©
DYNAMIQUE INTERNE
DE LA TERRE
« A l’origine, les continents étaient emboîtés les uns dans les autres. Ils se sont déplacés. »
"Ce postulat a une histoire vieille de plus de 2000 ans.
D’Aristote à Taylor et Wegener, en passant par Francis Bacon, en 1620 et Francois Placet, en 1668, puis Antonio Spider Pellegrine, en 1858, et Georges Darwin (le fils), en 1879. Son cheminement dans les esprits fut un long parcours d’abord basé sur le catastrophisme, déluges et cataclysme, jusqu’à ce que des géophysiciens aient des théories plus scientifiquement posées il y a un siècle. 35 années furent ensuite nécessaires pour démontrer ces théories."
PLAQUES TECTONIQUES & DYNAMIQUE INTERNE
Les plaques tectoniques flottent sur le manteau. Les très lents mouvements de convection du manteau inférieur visqueux (quelques centimètres par an), provoqués par la chaleur, déplacent les plaques qui entrent en collision, les remontées de magma provoquent la création de croûte.
La lithosphère est formée de fragments qui flottent sur le manteau inférieur plastique. Elles se déplacent à des vitesses variables, quelques centimètres par an et dans des directions différentes.
Cette dynamique entraine des mouvements de :
- coulissage, failles. Là ou une plaque se déplace plus vite dans une région que dans la région voisine, il y a rupture de cette plaque, on appelle cela une limite transformante, il n'y a ni destruction ni construction.
- divergence, dorsales et rifts. Là où il y a une remontée de magma les plaques divergent (s'éloignent), il y a création de croûte.
- de subduction, fosses de subduction et arcs volcaniques. Lorsqu'il y a collision entre deux plaques qui convergent l'une vers l'autre, l'une est plongée dans le manteau qui la "digère". Il Y a destruction de croûte.
DÉRIVE DES CONTINENTS
Le premier à avoir eu une théorie géophysique moins catastrophique que celles énoncées depuis le 17ème siècle était un géophysicien américain, Franck Bursley Taylor (1860 – 1938). Il était un spécialiste de la géologie glaciaire des Grands Lacs et a proposé à la Société Géologique d'Amérique le 29 décembre 1908 "La dérive des continents". Il supposait que l'Amérique et l'Afrique étaient jointes au par-avant. Mais aussi que les collisions de continents pouvaient élever des montagnes, ses idées ont été basées sur l’étude des chaînes comme les Andes, les Rocheuses, les Alpes et l'Himalaya et sur l’étude des marges continentales de l’Amérique du sud et de l’Afrique. Ses travaux comme son nom sont malheureusement vite tombés dans l’oubli.
Alfred Wegener 1880 - 1930
C’est un météorologiste, climatologue, astronome et géophysicien, allemand, Alfred Wegener, qui, sans connaitre les travaux de Taylor, repris cette théorie en 1913.
C’est bien entendu la similitude du profil des cotes ouest-africaine et est-américaines qui le frappaient mais il observait bien d’autres similitudes.
En paléontologie, la présence de fossiles de reptiles terrestres tel le Cynognatus, qui vivait il y a 240 Ma, ces fossiles sont présents en Amérique du Sud et en Afrique, même constat pour le Mésosaurus, 260 Ma, que l’on retrouve dans le sud de l’Amérique du sud et le sud de l’Afrique. Le Lystrosaurus, 240 Ma, quant à lui était présent en Afrique, en Inde et en Antarctique. Une plante, le Glossopteris, se retrouve en Australie, en Afrique, en Inde, en Amérique du sud et en Antarctique.
Climatologue et géologue, il constate une similitude de climats. En effets les calottes glacières qui se forment aux pôles laissent des traces sur les continents. Or les géologues constatent la présence de traces importantes sur l’Antarctique bien sur mais aussi en Amérique du sud, en Afrique, en Australie et en Inde. Les trois dernières étant des régions tropicales et subtropicales, comment expliquer ces traces sans déplacement des continents dira Alfred Wegener.
Géophysicien, Alfred Wegener observait aussi deux phénomènes très curieux et importants :
Deux petites parties du bouclier ouest-africain et du bouclier angolais sont présentes sur la bordure côtière du Brésil.
Les chaînes de montagne :
- d’Amérique du nord, les Appalaches, qui s’étendent du nord de la Floride jusqu’à Terre-Neuve,
- d'Afrique du nord-ouest, les Mauritaniennes et d’Europe
- d'Europe, les Calédoniennes qui s’étendent des Iles Britanniques jusqu’à la Finlande.
Ces chaînes ont le même âges et présentes des caractères de similitude important. Nous savons aujourd’hui qu’elles étaient une même et unique chaîne s’étendant entre las boucliers groenlandais et baltes au nord et les boucliers canadiens et africain au sud.
De toutes ses observations Alfred Wegener déduisait qu’il y existait un continent unique très longtemps avant. Il le baptisât du nom de Pangée. Et établit donc que ce continent s’était fracturé il y a 200 Ma.
Malheureusement, il n’expliquait pas certains détails, tels les arcs insulaires comme les Antilles qui se sont formés plus tard mais ça, il ne pouvait pas le savoir, à cette époque, la géologie était encore à ses débuts dans le domaine de la dynamique interne de notre planète. Et surtout il ne connaissait pas encore suffisamment la géologie des marges océaniques pour expliquer les mécanismes de la dérive des continents et l’ensemble de sa théorie.
Ses détracteurs mettront 35 ans avant de se rendre à l’évidence des démonstrations de ce grand scientifique disparu en 1930 à l’âge de 50 ans.
La collision Inde - Eurasie
La rencontre avec l'Asie : 55 millions d'années
Le contact s'établit entre les marges sous-marines de l'Inde et de l'Asie. L'océan Téthys s'évanouit. Toujours entraînée par les mouvements profonds qui brassent le manteau, l'Inde s'écrase alors contre l'Asie, ajoutant une pièce à ce qui était déjà une mosaïque de blocs.
Retracer la tectonique grâce au champ magnétique terrestre.
« Si le champ magnétique terrestre est connu depuis l'Antiquité, il n'a que récemment permis d'expliquer les bouleversements de l'écorce terrestre, comme la folle course de l'Inde vers l'Asie. La plupart des roches fossilisent la direction du champ magnétique terrestre dans les grains de fer qu'elles contiennent. Elles se comportent alors comme de petites boussoles, indiquant le nord et la latitude de leur formation, et permettent ainsi de reconstruire la position des continents dans le passé. Le travail des chercheurs en paléomagnétisme consiste précisément à retrouver ces directions d'aimantation fossiles. Et à les dater. Car le champ magnétique terrestre permet aussi une datation fine des roches. En s'inversant périodiquement au cours de son histoire, celui-ci laisse en effet des indices indélébiles dans les grains de fer. Ainsi, l'étude systématique des fonds marins a-t-elle permis de dater les roches formées symétriquement de part et d'autre des rides, chaînes sous-marines où se crée le plancher océanique, et d'en déduire une vision dynamique de la formation des océans… Et du mouvement des continents alentour. La combinaison de ces deux méthodes utilisant les propriétés magnétiques des roches a ainsi permis de décrire l'éclatement du Gondwana, l'ancien continent unique, la dérive de l'Inde, sa collision avec l'Asie, et enfin, la déformation de la croûte continentale. »
Illustration d'après "pour la science"
(hors série juin 98)
L'ÉVOLUTION DE L'ASIE.
Avant la collision, une chaîne "andine". borde l'Asie, qui est hétérogène : c 'est un pays plat, formé d'anciennes chaînes arasées (calédonienne, hercynienne, triasique), entourant des blocs anciens rigides. Une subduction continentale est née au front du «poinçon indien», qui tord la chaîne andine et en expulse des morceaux sur les côtés. La déformation a progressivement gagné toute l'Asie, en engendrant de nouvelles subductions continentales, associées à de nouveaux décrochements. Et ce n'est pas fini...
Le choc des continents
L'océan Téthys a entièrement disparu. La partie continentale de la plaque indienne est entraînée à son tour dans la zone de subduction. La croûte, moins dense que le manteau, résiste à l'enfoncement comme un bouchon dans l'eau. À cause de cette résistance – la force d'Archimède – elle finit par être désolidarisée du manteau qui seul continue à s'enfoncer. La bordure nord de l'Inde s'écrase alors contre l'Asie, qui commence aussi à se déformer. Le choc ralentit la vitesse de dérive du continent, qui se stabilise à 5 cm/an mais ne l'arrête pas.
L'écrasement de la « Grande Inde »
Avant la collision, la bordure sud de l'Asie devait être à peu près rectiligne et s'étendait de l'Iran actuel à Sumatra. De son côté, l'Inde continentale était sans doute plus vaste qu'aujourd'hui. Le bord nord de la « Grande Inde » était situé à plusieurs centaines de kilomètres plus au nord qu'actuellement. Depuis le choc initial, la déformation des deux continents a absorbé plus de 2 500 km de convergence.
À la recherche de l'océan perdu
La fermeture de la Téthys a laissé des traces sur la bordure nord de la haute chaîne himalayenne, de la vallée de l'Indus à celle du Yarlung Tsangpo. Des vestiges de croûte océanique ayant résisté à l'enfouissement marquent la zone de suture entre les deux continents.
Anomalies magnétiques
Les orientations du champ magnétique terrestre, qui varient dans le temps, sont figées dans les basaltes de la croûte lors de leur refroidissement. Il s'en suit, localement, des anomalies magnétiques. Elles sont dites positives ou négatives selon que la polarité du champ était identique à celle du champ actuel ou l'inverse. L'échelle datée de ces inversions est un véritable « code-barre » permettant de déterminer les taux d'expansion des océans. C'est en reconstituant, grâce à ces informations, l'ouverture des océans Indien, Atlantique central et Atlantique Nord, que l'on est parvenu à reconstruire le déplacement de l'Inde par rapport à l'Asie.
Le soulèvement de l'Himalaya
Le continent indien se déforme à son tour. Sur sa bordure nord, la croûte se fracture en écailles qui se chevauchent et se plissent. L'Himalaya s'élève. Tandis que le manteau lithosphérique de l'Inde poursuit sa plongée, la croûte s'en décolle et s'empile en écailles qui se chevauchent. Chaque écaille en s'enfonçant en soulève une autre, avant d'être elle-même soulevée par l'écaille suivante, plus au sud. Ainsi, la croûte de l'Inde, rabotée par le butoir asiatique, s'épaissit et l'Himalaya se construit. En profondeur, température et pression transforment les roches, c'est le métamorphisme. Si elles vont jusqu'à fondre, le magma deviendra granite. Après quelques millions d'années, des roches enfouies sont remontées vers la surface où l'érosion les dénude, révélant au grand jour la mémoire de leur trajet. Ainsi sont sculptés les reliefs de la barrière himalayenne.
Illustration d'après "pour la science"
(hors série juin 95)
L'Himalaya n'explique pas tout.
D'après les observations sismologiques et les modélisations, à l'aplomb de l'Everest la croûte continentale atteindrait 75 km de profondeur environ. Ce socle épais, constitué de matériaux plus légers que le milieu environnant, supporte et compense l'excès de poids du relief de l'Himalaya. Plus au sud, la croûte indienne non déformée n'a que 35 à 40 km d'épaisseur. Sous la chaîne, large de 250 à 300 km, la croûte déformée est donc deux fois plus épaisse qu'avant la collision. Un simple bilan de volume montre que cet épaississement correspond, au plus, à 500 km de rapprochement entre l'Inde et l'Asie. Or, depuis la collision, le raccourcissement dépasse 2 000 km. À elle seule, la formation de l'Himalaya ne rend donc pas compte de l'ensemble du raccourcissement entre l'Inde et l'Asie.
La constante ascension de l'Himalaya
En plongeant sous le Tibet à la vitesse moyenne de 2 cm/an, l'Inde comprime aujourd'hui la chaîne himalayenne comme un ressort. Tous les 500 ans environ, ce ressort se détend, déclenchant un grand séisme : les deux plaques glissent alors brutalement de 10 mètres l'une sur l'autre. Ainsi, se construit par saccades le relief de la montagne, mais l'altitude moyenne ne croît que de quelques millimètres par an en raison de l'érosion.
4 000 séismes par an au Népal
Entre deux grands séismes, la chaîne himalayenne est en permanence agitée par de petits tremblements de terre, la plupart imperceptibles par l'homme. On en détecte ainsi plus de 4 000 par an dans l'Himalaya du Népal, soit 30 fois plus qu'en France métropolitaine pourtant 4 fois plus grande
Illustration d'après "pour la science"
(hors série juin 95)
La chaîne himalayenne s'est formée lorsque la plaque lithosphérique indienne, qui dérivait vers le Nord, est entrée en collision avec la plaque eurasienne. (L'échelle verticale de ce schéma a été dilatée.) il y a environ 60 millions d'années, la lithosphère océanique de la bordure Nord de la plaque indienne s'enfonçait sous le Sud du Tibet par un phénomène de subduction (1). Le magma remontant dans la croûte du Tibet a formé des intrusions granitiques et des volcans. Des roches sédimentaires et des fragments de croûte océanique arrachés à la surface de la plaque en subduction se sont empilés pour former un prisme d'accrétion, créant un bassin où se sont accumulés des sédiments provenant de l'érosion du Tibet. La collision entre les deux masses continentales s'est produite il y a 55 à 40 millions d'années (2). La croûte indienne était sans doute trop légère pour continuer à s'enfoncer sous le Tibet, et une nouvelle faille, le chevauchement central himalayen, est apparue, affectant toute la croûte indienne. Le mouvement s'est poursuivi dans la croûte, le long de cette faille (3). Une écaille de la croûte indienne, recouverte de sédiments paléozoïques et mésozoïques, a ainsi chevauché le reste de l'Inde qui continuait à s'enfoncer. En même temps, le prisme d'accrétion et les sédiments qui avaient comblé le bassin étaient charriés vers le Nord sur le Tibet. (Depuis, l'érosion en a fait disparaître une grande partie.) Les mouvements le long du chevauchement central himalayen ont cessé il y a 20 à 10 millions d'années. L'Inde s'est alors mise à glisser vers le Nord, le long d'une seconde faille, le chevauchement frontal himalayen (4). Une seconde écaille de croûte a été charriée sur l'Inde en soulevant la première. Ces deux écailles surélevées constituent l'essentiel de la chaîne himalayenne, dont nombre de sommets sont coiffés de sédiments paléozoïques.
Jean Besse
Laboratoire géomagnétisme, paléomagnétisme, géodynamique
CNRS - IPGP - Univ. Denis Diderot
Tectonique des plaques : l’Inde championne de vitesse
Par Jean-Luc Goudet - Futura-Sciences
A l’échelle des temps géologiques, le sous-continent indien était en pleine séance de surf lorsqu’il a percuté la côte. Il devait sa vitesse record à son poids plume et la violence du choc explique la hauteur de l’Himalaya… C’était il y a cent soixante millions d’années. Le supercontinent, que les géologues appellent Gondwana, fracturé depuis longtemps, se divise en plusieurs morceaux, qui vont devenir l’Afrique, l’Amérique du sud, l’Antarctique, l’Australie et l’Inde. Chacun suit son chemin et choisit son allure. L’Antarctique traîne en route tandis que l’Afrique, l’Amérique du sud et l’Australie mènent bon train, à plusieurs centimètres par an, une moyenne honnête pour une plaque de la planète Terre. Le futur sous-continent indien, lui, fuit la zone à une vitesse effarante, s'éloignant de 20 centimètres par an. L’accident, inévitable, a lieu cinquante millions d’années avant le présent, quand la plaque indienne percute l’Asie. La rencontre des deux masses continentales crée en quelques millions d'années la plus haute chaîne de montagnes portée par le Globe, l’Himalaya. La vitesse exceptionnelle de la plaque indienne par rapport au continent expliquerait l’ampleur du plissement provoqué, ainsi que le soulèvement, loin derrière, de l’immense plateau tibétain.
Une plaque ultrafine: Cette rapidité, les géologues l’avaient déjà notée. Mais comment l’expliquer ? Des chercheurs viennent de lui trouver une cause probable : la plaque indienne est beaucoup plus fine que les autres, et donc plus légère. Pour déterminer son épaisseur, inconnue jusque-là, des géologues allemands du Geo Forschungs Zentrum (Laboratoire national de sciences géologiques, ou GFZ) et indiens, du National Geophysical Research Institute, ont disposé trente-cinq stations de mesures. L’équipe a utilisé une technique très efficace, l'analyse de la fonction récepteur des ondes S (un type d’ondes sismiques, appelées aussi secondaires ou de cisaillement), mise au point au GFZ. L’épaisseur mesurée est d’une centaine de kilomètres, c’est-à-dire deux ou trois fois plus faible que les autres plaques issues du Gondwana. Selon les chercheurs, qui viennent de publier leurs résultats dans Nature, cette exceptionnelle finesse serait due à la présence d’un point chaud sous le Gondwana au niveau de ce qui allait devenir la plaque indienne. Lorsque les fragments se sont séparés, ce poids plume, surfeur parmi les gros navires, a été emporté bien plus vite que les autres morceaux, plus épais. C’est apparemment la première fois que l’on relie ainsi la vitesse d’une plaque à son épaisseur.
Pour voir l'article complet:
La grande vadrouille de l'inde
Ces images sont issues des travaux du Professeur Ron Blakey de l'Université North Arizona.
La plaque du sous-continent indien est positionné en rouge à chacune des époques.
Cliquez l'image pour agrandir, lecture de haut en bas de la gauche vers la droite.
Cartes géologiques.
Cartes géologiques.
PALÉOGÉOGRAPHIE
Quels sont les éléments qui permettent une telle reconstitution ? A l'échelle mondiale il faut faire une étude détaillée des couches précisément datées, en déterminant pour chaque localisation le milieu de formation, par exemple : fond océanique, plateau continental, désert, littoral marin, lagune etc… Il faut ensuite faire faire appel au paléomagnétisme, qui va permettre de situer chaque localisation par rapport au Nord magnétique de la période étudiée.
Grâce à une particularité : les minéraux ferrugineux enregistrent le magnétisme terrestre au moment de leur cristallisation. En enregistrant, le sens de la polarité et l'orientation par rapport au pôle magnétique de l'époque, ils vont permettre de construire une échelle magnéto stratigraphique. En comparant plusieurs échantillons d'une même région à des dates différentes on peut replacer cette région sur son itinéraire de déplacement.
Sur cette illustration on compare le champ magnétique terrestre à un gros aimant situé sur l'axe Nord-sud de la terre.
Il est important de noter que c'est le pôle sud magnétique qui se trouve au nord géographique.
Pour celles et ceux qui veulent approfondir le sujet il existe un site scientifique remarquable où vous trouverez une importante somme de données :
http://www.astrosurf.com/luxorion/terre-champ-magnetique.htm
Patrick Blakett Prix Nobel 1952 à gauche, Keith Runcorn, au centre et Ted Irving.
En 1952, Patrick Blackett, physicien, met au point le magnétomètre astatique, qui est capable de mesurer des champs magnétiques extrêmement faibles. C'est en 1959, avec les physiciens, Keith Runcorn et Ted Irving, qu'ils utilisent l'appareil pour mesurer la "mémoire magnétique" des roches, le paléomagnétisme venait de naître et avec lui la paléogéographie moderne. Grâce à cette discipline scientifique l'on peut déterminer les positions des pôles magnétiques des diverses périodes géologiques par rapport à un point précis du globe. Ainsi l'on pourra repositionner ce point à la surface du globe à ces périodes.
Le professeur émérite de géologie, de l'Université Northern Arizona, Ron Blakey, spécialiste de paléogéographie.
Il a reconstitué les cartes paléogéographiques des continents et dernièrement il a créé une animation qui nous montre l'évolution de la configuration des continents depuis plus de 500 millions d'années.
Mouvements des plaques tectoniques
COUP D’ŒIL SUR L'EUROPE
Voici les faits saillants de l’histoire géologique présentée dans les cartes paléogéographiques :
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Ouverture de l’Édiacarien et propagation rapide au début du Paléozoïque de Japetus Oean et étapes ultérieures de fermeture marquées par des arcs insulaires frangeants le long de Laurentia et de Baltica
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Collision classique Baltica-Laurentia-Avalonia pour fermer le Japet et former l’orogenèse calédonienne-acadienne
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Un modèle à deux océans (rhéique au nord, moldandoise-paléotéthys au sud) pour l’orogenèse varisque avec un microcontinent ruban entre les deux océans — Armorica (ou Hun) superterrane — qui a été capturé entre la convergence de Baltica et de l’Afrique
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L’importance du promontoire africain et sa position attachée à l’Afrique pendant l’orogenèse varisque
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Une Europe varisque/pangéenne avec un promontoire africain fixe qui faisait face aux océans Paléotéthys et Néotèces et remplissait solidement le sommet entre l’Europe et l’Afrique
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La rupture des terranes du Gondwana et du promontoire africain pour fermer les Paléotéthies, ouvrir les Néotéthys et générer l’orogenèse cimmérienne (senso latto)
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Le promontoire africain s’est séparé de l’Europe stable au Jurassique lors de l’ouverture de l’océan alpin (Penninic-Piemont)
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La majeure partie du promontoire africain est restée attachée à l’Afrique jusqu’à la fin du Mésozoïque et du Cénozoïque — son démembrement au crétacé et au Cénozoïque et sa collision subséquente avec l’Europe stable ont été un facteur majeur dans les différentes phases de l’orogenèse éoalpine-alpine
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Comme l’Afrique a été forcée vers l’Europe lors de l’ouverture de l’Atlantique, l’océan Alpin et l’océan Téthys oriental et ses différentes armes ont été fermés et l’orogenèse alpine a été générée
Publiées avec l'aimable autorisation de Ron Blakey
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Ces images sont protégées par copyright ©
Colorado Plateau Geosystems, Inc.
Ce diaporama vous montre l'évolutions de ce qui deviendra l'Europe depuis l'Ediacarien - 600 000 000 d'années.
DÉCOUVERTES RÉCENTES 2015/2018
La tectonique des plaques existerait depuis bien plus de 800 millions d'années
Article de Laurent Sacco publié le 18/12/2015 sur Futura planète.
De quand date le début de la tectonique des plaques ? Certains géodynamiciens lui donnaient 800 millions d'années mais la réponse à cette question reste controversée. Une nouvelle analyse des conditions de formation de certaines roches métamorphiques, les schistes bleus, laisse maintenant penser que cette tectonique pourrait dater d'un milliard d'années, voire plus.
Dans les années 1960, l'adoption de la théorie de la dérive des continents, et finalement de la théorie de la tectonique des plaques qui en est sa forme moderne, a constitué un changement de paradigme important pour la communauté des géosciences. Ce ne fut pas sans de multiples résistances, jusqu'au début des années 1970. Le volcanologue Haroun Tazieff et ses collègues explorant la fameuse dépression de l'Afar, en Afrique de l'Est, y découvrirent un rift océanique exondé et contribuèrent à cette révolution des sciences de la Terre. En effet, dans cette région du globe, il est possible de voir et mesurer l'expansion des océans et la fabrication d'une nouvelle croûte océanique. Cependant, la surface de la Terre étant finie, il faut nécessairement que de la croûte océanique disparaisse quelque part.
La clé de l'énigme est facile à trouver : il se produit des phénomènes dit de subduction, c'est-à-dire le plongement d'une plaque océanique sous une autre, par exemple continentale. Or cette subduction s'accompagne de processus de transformation des roches qui font partie de ce que l'on appelle le métamorphisme. En l'occurrence, du basalte de plaque océanique qui plonge dans le manteau va subir des augmentations de pression et de température. Lorsque ces dernières sont respectivement hautes et basse, le basalte voit sa composition minéralogique changer ; il se forme alors des schistes bleus. Il s'agit de roches métamorphiques caractérisées par la présence de glaucophane (couleur bleue) et de micas blancs.
Des schistes utilisés comme marqueur de la subduction
Les mouvements tectoniques font que certaines de ces roches caractéristiques d'une subduction d'une plaque océanique sous une plaque continentale peuvent se retrouver à la surface de la Terre. Il est ainsi possible de trouver de très beaux affleurements de ces roches, par exemple sur l'île de Groix, en Bretagne. Ces affleurements nous permettent de collecter des échantillons qui peuvent être datés. Surprise : on ne trouve pas de schistes bleus dont l'âge est supérieur à 800 millions d'années environ. Des géodynamiciens en avaient conclu que c'était là l'âge du démarrage de la tectonique des plaques.
Malheureusement, cela n'est pas sans poser problème car d'autres indications laissent entendre que la tectonique des plaques existe sur Terre depuis des milliards d'années (pendant l'Archéen et peut-être même l'Hadéen). Cette tectonique devait être différente d'aujourd'hui, avec un plus grand nombre de plaques se déplaçant plus rapidement car le manteau de notre planète était plus chaud et plus convectif.
En étudiant des schistes bleus, des géodynamiciens en avaient conclu que l'âge du démarrage de la tectonique des plaques était de 800 millions d'années. Aujourd'hui, un verrou vient de sauter : le phénomène aurait pu exister avant. Sur la photo, les roches du Lavoir, sur l'île de Groix, en Bretagne. © Christian Nicollet
Heureusement, un article récemment publié dans Nature Geoscience par des chercheurs de l'université Johannes Gutenberg de Mayence, en Allemagne, a semble-t-il levé la contradiction grâce à un modèle géochimique. Un manteau plus chaud signifie aussi que la composition de la croûte océanique était différente il y a plus d'un milliard d'années : elle était plus riche en oxyde de magnésium. D'après ce modèle, la subduction d'une telle croûte ne produit pas de schistes bleus mais bien de schistes verts, que l'on associe aujourd'hui à du métamorphisme se produisant dans des conditions de basses pression et température.
Le manque de schistes bleus dans les roches anciennes n'est pas incompatible avec une subduction. Un verrou a donc sauté qui nous empêchait d'admettre que la tectonique des plaques était déjà active il y a 3,8 à 4 milliards d'années.
La tectonique des plaques existerait depuis au moins 2,1 milliards d'années
Publié le 08/11/2018 sur Futura Planète
Des roches appelées éclogites trouvées en Afrique témoignent de l'existence d'une tectonique des plaques il y a 2,1 milliards d'années, semblable à celle que l'on connaît, depuis quelques centaines de millions d'années. Le fameux cycle de Wilson d'ouverture et de fermeture d'océans avec la fragmentation et la formation d'un supercontinent devait déjà exister.
La théorie de la tectonique des plaques, la forme moderne qu'a prise la théorie de la dérive des continents d’Alfred Wegener à la fin des années 1960 et qui allait définitivement être admise par la communauté scientifique au cours de la décennie suivante, n'a pas encore livré tous ses secrets. On sait qu'elle opère depuis au moins 400 millions d'années et qu'elle semble respecter des cycles de fermeture et d'ouverture d'océans avec des plaques continentales qui entrent en collision ou se déchirent, quand il ne s'agit pas aussi de plaques océaniques, selon le fameux cycle de Wilson.
Mais si l'on veut plonger dans un passé de la Terre plus ancien, les conclusions quant à la dérive des continents et à l'expansion des océans sont plus problématiques. Il y a d'abord le fait que l'on sait que le contenu en chaleur de la Terre et sa température interne évoluent irréversiblement depuis sa naissance il y a plus de 4,5 milliards d'années. Les processus convectifs dans le manteau de la Terre, il y a plusieurs milliards d'années, ne devaient donc pas être les mêmes. On est amené à penser qu'il existait alors un plus grand nombre de plaques, de plus petites tailles et animées de mouvements plus rapides. Les laves crachées par les volcans devaient être plus chaudes et de fait nous savons que depuis environ 2,5 milliards d'années, les laves appelées komatiites ne s'épanchent quasiment plus à la surface de la Terre.
Un échantillon d’éclogite.
Les grenats rouges sont bien visibles.
Pour le dire autrement, nous ne savons pas avec certitude quand la tectonique des plaques est apparue sur Terre ni quand sa forme moderne s'est mise en place. Chercher à répondre à ces questions dans le cas de la Terre nous permettrait aussi de comprendre pourquoi des planètes comme Vénus, Mars ou Mercure n'ont pas de tectonique des plaques actuellement. Il est même possible qu'elles n'en aient jamais connue. Une planétologie comparée nous permettrait non seulement de mieux comprendre notre planète bleue mais aussi d'évaluer les chances d'en trouver de similaires dans le monde des exoplanètes. Une question d'importance, tant il est vrai que la tectonique des plaques a affecté la vie sur Terre et a permis son évolution en stabilisant le climat sur le long terme au niveau du cycle du carbone.
Des processus magmatiques et métamorphiques avec un cycle de Wilson
Les archives terrestres contiennent des indications sur ce qui s'est passé il y a des centaines de millions d'années et même des milliards d'années. On peut en particulier décrypter ces archives en se basant sur notre connaissance des processus magmatiques à l'origine des roches plutoniques et sur les processus métamorphiques qui peuvent les transformer, ainsi que les laves et les roches sédimentaires. Les conditions de pression et de température qui les accompagnent sont, en effet, différentes lorsque des continents entrent en collision ou que des plaques océaniques plongent par subduction sous d'autres plaques. Comme le disent les géologues, il y a donc un contexte géodynamique qui explique l'occurrence de processus magmatiques et métamorphiques. Certains participent à la production de ce contexte géodynamique et vont laisser des traces qui les traduisent, quand on sait les lire.
Dans les Alpes, il est possible de trouver des échantillons d’éclogites qui sont des roches métamorphiques. Elles se sont formées en profondeur à partir de basaltes ou de gabbros. Les hautes pressions et basses températures ont changé leur composition minéralogique. © Lambert Claire
Ces considérations permettent de comprendre l'intérêt d'une étude associant des laboratoires belges et français (Early Life Traces & Evolution-Astrobiology Lab ULiège ; laboratoire G-Time, ULB ; laboratoire Magmas et Volcans, CNRS UMR 6524, IRD, Université Clermont Auvergne ; département des Sciences de la Terre, musée Royal d'Afrique Centrale, Tervuren) qui a donné lieu à une publication dans le journal Scientific Reports. Les chercheurs y annoncent qu'ils ont une preuve que la tectonique des plaques moderne existait déjà il y a 2,1 milliards d'années environ.
Tout est parti de l'étude de roches métamorphiques bien précises que l'on appelle des éclogites et qui, dans le cas présent, ont été découvertes en République démocratique du Congo. Elles sont les plus anciennes éclogites connues, formées dans des conditions dites de haute pression-basse température (HP-BT, en l'occurrence 17-23 kbar/500-550 °C).
Selon les géologues, ces éclogites dérivent de gabbros qui se sont mis en place en profondeur à l'occasion d'un processus de rifting, ayant déchiré un continent pour faire naître un océan. Ils ont ensuite été enfouis par la subduction lors de la fermeture de cet océan avant d'être ramenés en surface par des mouvements tectoniques.
Ce serait, selon eux, le témoignage d'un cycle de Wilson très similaire à ceux que l'on a mis en évidence plus tard dans l'histoire de la Terre.
Ce qu'il faut retenir
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On a des raisons de penser que la tectonique des plaques était différente il y a plusieurs milliards d'années, mais on ne sait pas très bien à partir de quand elle a pris son aspect moderne avec des cycles de Wilson pour la formation et la fragmentation d'un supercontinent.
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Des éclogites trouvées en Afrique, provenant par métamorphisme de gabbros, gardent la mémoire d'un tel cycle moderne avec dérive des continents il y a 2,1 milliards d'années.
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La tectonique des plaques est donc au moins aussi ancienne, mais l'on ignore toujours quand elle a vraiment débuté.