...et commence la tectonique de plaques

2007/02/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Geologia

Pour la physique et la chimie est comme la découverte de la structure de l'atome ou la théorie de l'évolution pour la biologie, pour la géologie, la théorie de la tectonique des plaques. Il sert à expliquer presque tout.

XX. Au début du XXe siècle, l'allemand Alfred Lothar Wegener a publié la théorie de la dérive continentale. Compte tenu des formes des continents, des fossiles, etc., il a proposé que Pangea, ancien seul grand continent, soit divisé sur les continents actuels. De là, il a développé la théorie de la tectonique de plaques. Et aujourd'hui personne ne le questionne. L'écorce terrestre est formée de plusieurs plaques. Ces plaques sont en mouvement, se forment dans les dorsales océaniques et disparaissent dans les zones de subduction, c'est-à-dire que les plaques s'enfoncent l'une sous l'autre et se fondent dans le manteau.

La chaleur à l'intérieur de la terre est le moteur des plaques tectoniques, et les propriétés physico-chimiques du manteau et de la surface terrestre sont importantes pour soutenir la théorie. Cependant, en remontant le temps, il y a une plus grande probabilité que ces facteurs soient moins semblables à ceux actuels. Certains scientifiques ont fait valoir que les plaques de surface qui étaient autrefois sur le matériau chaud et mou étaient trop épaisses et flottantes pour couler une sous l'autre, comme c'est le cas aujourd'hui, et que la température initiale élevée de la terre provoquerait un mouvement très inégal des plaques.

Des phénomènes comme la tectonique des plaques n'ont pas été observés sur d'autres planètes semblables à la Terre. Les planètes ne doivent pas fonctionner de cette façon, et les scientifiques croient que la Terre n'a pas toujours fonctionné comme aujourd'hui.

Clés de la tectonique de plaques

Mais clarifier l'origine de la tectonique de plaques n'est pas une tâche facile. D'une part, les indices possibles sont rares et difficiles à interpréter, et d'autre part, il n'est pas facile de déterminer quels facteurs sont indispensables pour expliquer la théorie de la tectonique des plaques. Tous les scientifiques ne correspondent pas et offrent différentes définitions pour la tectonique de plaques. Cependant, la plupart sont d'accord avec trois éléments clés de la théorie: Sur la surface de la Terre il y a des plaques rigides qui se déplacent à travers l'expansion océanique à mesure que la nouvelle surface est formée, et les plaques s'enfoncent une sous l'autre dans les zones de subduction.

Mais l'une de ces trois caractéristiques, et presque deux, pourraient se produire sur Terre sans tectonique de plaques. Autrement dit, il peut y avoir des plaques rigides et se déplacer, mais cela ne signifie pas nécessairement qu'il y a tectonique de plaques. Par exemple, selon des études paléomagnétiques, les chercheurs ont découvert qu'à l'époque archaïque (il y a 3.800-2.800 millions d'années) les plaques de surface se sont déplacées l'une sur l'autre, mais les glaçons se déplacent de la même manière dans la mer polaire et ne sont pas exposés à la tectonique des plaques.

Parmi les trois, la subduction semble la caractéristique la plus appropriée pour le diagnostic de la tectonique de plaques. La subduction est un processus d'affaissement d'une plaque sous l'autre pour la recycler dans le manteau. Pour cela, des plaques rigides sont nécessaires et la création d'une nouvelle écorce ailleurs, car sinon la surface de la terre disparaîtra. Par conséquent, pour certains scientifiques, les restes de subduction sont un échantillon de ce que la tectonique de plaques fonctionnait alors.

Sur l'empreinte de la subduction

Le géologue Robert Stern a apporté au plus extrême cet argument. Dans un travail publié l'année dernière, il a proposé que la Terre n'a pas eu une tectonique de plaques dans les quatre cinquièmes de sa vie, et qu'il n'a que 1 milliard d'années. Stern est basé sur deux idées principales. D'une part, la tectonique de plaques ne pouvait pas être initiée jusqu'à ce que la surface terrestre soit suffisamment refroidie - et ce fut environ un milliard d'années. Et d'autre part, les seules traces fiables de la subduction sont plus récentes, selon Stern.

Comme empreinte de subduction, Stern considère trois types de roches. D'une part, les ofiolites, qui sont des parties caractéristiques de la croûte océanique et qui apparaissent souvent concassées sur les rives des continents par effet de la subduction. Donc, selon Stern, il y a très peu d'ofiolites qui dépassent le milliard d'années. D'autre part, les schistes bleus sont produits par la pression du basalte mais basse température du basalte. Ils proviennent actuellement de zones de subduction, mais le plus ancien schiste bleu ne dépasse pas 800 millions d'années. Et enfin, les structures singulières qui se forment en montant une plaque sur une autre à travers des pressions très élevées ont une ancienneté maximale de 630 millions d'années.

Il mentionne également un autre point: le début d'un processus comme la tectonique des plaques aurait des conséquences à l'échelle planétaire. Et il y a entre 780 et 580 millions d'années ont eu des glaciations très dures. Selon Stern, avec le début de la tectonique de plaques a eu lieu une augmentation de l'activité volcanique qui a refroidi la planète, ce qui a provoqué ces glaciations.

La Terre, encore jeune et chaude

La plupart des chercheurs considèrent que la tectonique de plaques est plus ancienne. Alfred Kröner, chercheuse à l'Université du Mainz en Allemagne, ne partage pas les arguments de Stern. L'Allemand estime qu'il y a suffisamment de preuves pour penser qu'il y a au moins 3,1 milliards d'années la tectonique de plaques était en marche : travaux géochimiques, images sismiques et même quelques ofiolites.

Un travail récent publié par le modeleur australien Geoff Davies a également résolu l'un des plus grands problèmes pour expliquer le début précoce. En fait, Davies et d'autres chercheurs ont proposé, au début des années 90, que la surface terrestre précoce soit trop épaisse et flottante pour pouvoir introduire une plaque sous une autre. Mais maintenant, en utilisant des calculs plus sophistiqués, ils ont proposé que la surface terrestre pourrait être plus fine que ce qu'on pensait, de 4 km ou moins, encore plus fine que l'actuelle. Par conséquent, dans ce sens, il ne serait pas possible que la tectonique des plaques ait été initiée avant que prévu.

Les cirques de la région de Jack Hills, dans l'ouest de l'Australie, sont également très anciens. Mais il n'est pas facile de savoir à quoi peuvent donner des indices. Les zircons sont des cristaux originaires de l'époque Hadea (depuis la fondation de la Terre, il y a 4.570 millions d'années, jusqu'à 3.850 millions d'années) et ensuite introduits dans des roches plus jeunes. Le géochimiste de l'Université de Californie, Mark Harrison, et ses compagnons, croient que l'écorce continentale existait il ya 4.400 à 4.500 millions d'années.

Cette conclusion a été extraite des proportions d'isotopes hafnio-radioactifs trouvés dans des cristaux de cirque. En effet, les proportions 176 Hf/ 177 Hf permettent de différencier entre la surface et le manteau. Ces études ont conclu que la surface terrestre existait à cette époque et qu'elle a été recyclée immédiatement et est devenue manteau. Et Harrison pense que cela peut arriver par un processus comme la tectonique de plaques.

Mais Simon Wilde, de l'Université Curtin d'Australie, croit qu'on ne peut pas aller aussi loin en tirant des conclusions avec les cirques de Jack Hills. Il dit qu'il faut faire attention à ces roches, car les interprétations des différentes proportions d'hafnium d'un point à l'autre peuvent être diverses. Il coïncide avec Harrison qu'il y avait alors une certaine surface terrestre, mais il ne correspond pas aux points de recyclage et tectonique des plaques.

Deux faces de la même roche

Dans l'ouest de l'Australie, il existe une autre structure intéressante: Une ancienne structure rocheuse appelée Pilbara. Enquêté sur celui-ci, le géologue Hugh Smithies affirme que la tectonique de plaques a commencé il ya 3,3 milliards d'années. Selon Smithies, deux champs de la même structure gardent une histoire complètement différente. L'est de la pile a entre 3.500-3.200 millions d'années, et n'a pas une trace évidente de l'actuelle tectonique de plaques. Il existe des indicateurs géochimiques qui peuvent suggérer la subduction, mais peuvent également être facilement expliqués avec d'autres processus non tectoniques.

La zone occidentale, quant à elle, a entre 3 300 et 3 milliards d'années et les traces de la tectonique abondent. D'une part, il existe des fissures géochimiques qui ne peuvent pas être expliquées autrement, et d'autre part, Smithies voit des restes d'un arc océanique dans certaines caractéristiques des roches. Les arcs océaniques sont des ensembles d'îles qui se forment habituellement dans des zones de subduction.

Mais cette hypothèse a aussi un rival. Pour Julián Pearce, de l'Université de Cardiff au Pays de Galles, tous les restes qui peuvent être trouvés dans la partie occidentale du Pilier - par exemple, le mélange de matériaux de surface de différents magmas ou endroits avec des quantités anormales d'eau - peuvent être expliqués sans besoin de tectonique de plaques, par d'autres phénomènes.

Des dizaines de têtes

Certains soutiennent que la tectonique de plaques a changé dans le temps. Pour le géologue de l'Université du Maryland, Michael Brown, il ya eu deux types de tectoniques: celle que nous connaissons aujourd'hui et une version plus tôt il ya 2.700-700 millions d'années. Brown prend en compte les caractéristiques des minéraux. Les minéraux qui sont produits à moindre pression et à plus grande température sont des indicateurs de l'ancien type de tectonique. Ils suggèrent une terre plus chaude où la subduction ne se produisait pas. Au contraire, les minéraux à haute pression indiquent la tectonique des plaques actuelles. Compte tenu des caractéristiques de ces minéraux, Brown estime que la tectonique de plaques réelles, l'actuelle, a commencé il ya 700 millions d'années.

Enfin, d'autres proposent que la tectonique de plaques a été initiée et paralysée à plusieurs reprises tout au long de l'histoire de la Terre.

Comme vous pouvez le constater, il n'y a pas beaucoup de consensus à la date de début du processus qui façonne le monde. À partir de la même empreinte, les interprétations peuvent être très différentes selon les scientifiques. Il semble, cependant, que la plupart le situent maintenant entre 3.000 et 4.milliards d'années. Mais le débat est toujours en plein essor. Et les géologues devront continuer à suivre la tectonique, quand trouver de nouveaux traits.