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Qu'est-ce qui fait bouger la surface de la Terre?

Illustration de l'apparence de la Pangée.

Illustration de l'apparence de la Pangée, le supercontinent qui rassemblait la quasi-totalité des terres émergées, il y a 290 millions d'années.

Photo : NASA

Radio-Canada

C’est en grande partie la surface de la Terre qui impose son rythme au manteau terrestre, et non le contraire, montrent les récents travaux de géologues européens, qui ont ainsi permis de résoudre une énigme géologique de longue date. Leur rapport de force évolue toutefois au rythme des supercontinents. Explications.

Depuis longtemps, les géologues cherchaient à savoir qui du manteau – cette couche intermédiaire entre le noyau et la croûte – ou des plaques tectoniques cause le déplacement de l’autre.

Est-ce les extrémités froides des plaques qui coulent lentement vers le chaud manteau terrestre au niveau des zones de subduction qui sont à l’origine des mouvements observés à la surface de la planète? Ou est-ce le manteau agité de courants de convection qui entraîne le mouvement des plaques?

Cette question restait sans réponse depuis l’apparition de la théorie de la tectonique des plaques, il y a 50 ans.

C’était avant les simulations réalisées par des scientifiques français et italiens de l’Institut des sciences de la Terre et de l’Université de Rome qui montrent que la question ne se pose en fait pas dans ces termes.

Leur modélisation, reproduisant 1,5 milliard d’années d’évolution d’une planète fictive très semblable à la Terre, montre plutôt que notre planète est composée d’un seul et unique système indivisible.

Images du moment où un supercontinent commence à se disloquer. Agrandir l’image (Nouvelle fenêtre)

À gauche, sur la planète fictive modélisée, les tons rouges représentent les zones peu profondes des océans (les dorsales). Les parties bleues les plus sombres correspondent aux fosses de subduction (où une plaque plonge dans le manteau). Les continents apparaissent en gris violet. L’image de droite montre des courants chauds provenant du fond du manteau.

Photo : CNRS/Nicolas Coltice

La stimulation montre que :

  • Les deux tiers de la surface de la Terre se déplacent plus vite que le manteau. En d’autres mots, c’est la surface qui tire l’intérieur, et les rôles sont inversés sur le tiers restant.
  • Ce rapport de force évolue au cours de son évolution géologique, en particulier pour les continents.
  • Lors des phases de construction d’un supercontinent, les plaques continentales sont principalement poussées par les mouvements profonds du manteau, à l’image de la collision actuelle entre l’Inde et l’Asie.
  • Dans ces cas, les mouvements observés en surface peuvent nous renseigner sur la dynamique du manteau profond. Au contraire, lorsqu’un supercontinent se disloque, le mouvement est plutôt dicté par celui des plaques qui plongent dans le manteau.

Ces données recueillies grâce à neuf mois de travail d’un supercalculateur représentent une mine d’informations encore largement inexploitées. À l'avenir, elles pourraient permettre de mieux répondre à plusieurs questions. Comment les dorsales naissent et disparaissent? Comment s'amorce une subduction? Qu’est-ce qui détermine la localisation des panaches à l’origine des grands épanchements volcaniques?

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Science Advances (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Géologie

Science