Résumé :
La Terre a environ 4,5 milliards d'années, mais il existe un décalage temporel étonnant dans les formations rocheuses dans de nombreuses régions du monde : des centaines de millions d'années, voire plus d'un milliard d'années, d'enregistrements géologiques manquent entre certaines roches anciennes et les roches sédimentaires plus jeunes au-dessus d'elles.
Les scientifiques appellent ce phénomène la « Grande Discordance ». Récemment, une équipe de recherche de l'Université de Wollongong en Australie a proposé une nouvelle explication : le matériau du manteau s'écoulant lentement dans les profondeurs de la terre pourrait avoir favorisé un soulèvement à grande échelle des continents anciens, provoquant l'exposition et l'érosion des roches pendant une longue période ; puis les continents se sont progressivement effondrés, et les océans et les sédiments ont recouvert ces surfaces érodées, préservant ainsi jusqu'à nos jours cette discontinuité géologique.
La Grande Discordance est l'un des mystères non résolus les plus célèbres de la géologie. Normalement, les couches rocheuses s'accumulent au fil du temps, les sédiments les plus jeunes recouvrant les roches plus anciennes, créant ainsi un enregistrement continu qui retrace l'histoire de la Terre. Cependant, là où se produit la Grande Discordance, les roches sédimentaires formées au début de la période cambrienne il y a environ 540 millions d'années recouvrent souvent directement d'anciennes roches cristallines vieilles de plus d'un milliard d'années.
Cet énorme intervalle de temps entre les couches rocheuses signifie que les roches formées au cours de la longue période intermédiaire ont disparu ou n'ont jamais été préservées localement.
Le Grand Canyon est l'un des endroits les plus célèbres pour observer ce phénomène. Sur les parois du canyon, le grès Tapeats, formé il y a environ 540 millions d'années, recouvre directement d'anciennes roches du socle telles que le schiste de Vishnu, vieilles de bien plus d'un milliard d'années. Il existe un intervalle de temps géologique de plusieurs centaines de millions d’années entre les deux.
Des phénomènes similaires ne se limitent pas à l’Amérique du Nord ; des frontières géologiques connexes peuvent également être trouvées en Europe, en Australie, en Afrique et en Asie. Cependant, les périodes manquantes dans différentes zones varient, certaines ont environ 200 millions d'années et d'autres plus d'un milliard d'années.
Dans le passé, les scientifiques ont proposé diverses explications, notamment l'érosion mondiale, l'activité glaciaire ancienne et les changements dans la tectonique des plaques. En particulier, on pensait autrefois que les événements glaciaires mondiaux survenus à la fin du Néoprotérozoïque avaient provoqué une érosion rocheuse à grande échelle. Mais ces théories ne peuvent expliquer pleinement pourquoi la Grande Discordance peut se former sur des continents lointains, ni pourquoi les interfaces d’érosion dans certaines zones peuvent être préservées pendant si longtemps.
Cette fois, l'équipe de recherche a porté son attention sur le mouvement du manteau au plus profond de la Terre.
Le manteau est situé sous la croûte terrestre et est composé de roches solides à haute température. Bien qu'il ne s'écoule pas aussi rapidement qu'un liquide, le matériau du manteau est capable de ralentir les mouvements convectifs sur des échelles de temps allant de plusieurs millions à plusieurs centaines de millions d'années. Ces mouvements profonds peuvent modifier la hauteur de la surface de la Terre, provoquant l'élévation ou l'affaissement progressif de vastes zones continentales.
Le directeur de recherche Santosh Dhungana, doctorant à l'Université de Wollongong, et son superviseur, le professeur agrégé Nicolas Flament, ont utilisé des modèles informatiques pour simuler la relation entre la convection du manteau et le mouvement vertical des continents sur des centaines de millions d'années.
Des modèles montrent qu'au cours de la période néoprotérozoïque, il y a environ 1 milliard à 540 millions d'années, le flux de matière chaude à l'intérieur du manteau a peut-être poussé les anciens noyaux continentaux de la Laurentie, de la Baltique et du nord de la Chine à se soulever progressivement.
La Laurentie est le prédécesseur du noyau de l'ancien continent de l'Amérique du Nord, et le continent baltique constitue une fondation géologique importante pour la région nordique actuelle. Les chercheurs ont découvert que ces zones ont connu un processus de soulèvement de surface de longue durée, exposant progressivement des roches anciennes initialement enfouies sous terre.
À mesure que les roches sont exposées pendant de plus longues périodes, les intempéries, les emportements des rivières et d'autres processus d'érosion peuvent continuellement éliminer les couches supérieures de roches et de sédiments. Après des centaines de millions d'années d'érosion, un grand nombre de formations rocheuses qui auraient pu enregistrer l'histoire de la Terre ont été complètement supprimées, ne laissant que la surface d'anciennes roches cristallines.
Mais cela ne suffit pas à expliquer pourquoi les roches ont disparu. Une autre question déroutante concernant la Grande Discordance est de savoir pourquoi la surface érodée a été préservée au fil du temps plutôt que de continuer à être complètement détruite.
La clé, estiment les chercheurs, est le naufrage ultérieur du continent.
À l'entrée du Phanérozoïque, une période géologique il y a environ 540 millions d'années, le schéma de mouvement du manteau a changé et le noyau continental précédemment soulevé s'est progressivement effondré. À mesure que le niveau de la surface diminue, l’eau de mer commence à recouvrir ces zones longtemps érodées et de nouveaux sédiments s’accumulent, séparant les roches plus anciennes des roches plus jeunes.
En d’autres termes, le soulèvement continental précédent était responsable de l’enlèvement de grandes quantités de roches, tandis que l’affaissement continental ultérieur a contribué à préserver l’interface géologique créée par l’érosion. Deux processus terrestres profonds qui ont duré des centaines de millions d’années ont travaillé ensemble pour créer la Grande Discordance que l’on voit aujourd’hui.
Les chercheurs ont découvert que les zones de soulèvement et d'affaissement prédites par le modèle informatique correspondent parfaitement à la répartition réelle des grandes surfaces de discordance dans les zones à répartition évidente, notamment l'Amérique du Nord, l'Europe du Nord et la Chine du Nord. Cette correspondance géographique fournit un support important pour l'implication du mouvement du manteau dans la formation de la Grande Discordance.
Nicolas Flament a déclaré qu'un soulèvement à long terme suivi d'un affaissement à long terme créait les conditions idéales pour éliminer de grandes quantités de roches et préserver la surface érodée. Alors que de nombreuses explications passées n’ont pas pleinement intégré les mouvements réels dans les profondeurs de la Terre sur de longues échelles de temps géologiques, cette étude tente de relier la dynamique du manteau aux enregistrements géologiques de surface.
La recherche a également des implications géologiques plus larges. Cela montre que les formations rocheuses observées à la surface de la Terre ne sont pas seulement affectées par des forces externes telles que les précipitations, les rivières, les glaciers et les océans, mais peuvent également être contrôlées par des mouvements à long terme du manteau sur des milliers de kilomètres de profondeur. Des changements lents à l'intérieur de la Terre peuvent laisser des traces géologiques clairement identifiables des centaines de millions d'années plus tard, à travers des processus tels que le soulèvement des continents, l'érosion et la sédimentation.
Le document de recherche s'intitule « L'origine terrestre profonde de la grande discordance » et a été co-écrit par Santosh Dhungana et Nicolas Flament. Elle a été publiée dans Nature le 4 novembre 2026. La recherche a été financée par l'Australian Research Council.
Bien entendu, cette étude ne signifie pas que la Grande Discordance se forme exactement selon le même processus dans toutes les régions. Différents continents ont des histoires évolutives géologiques différentes, et les périodes manquantes varient également. Le modèle de dynamique du manteau proposé par l'équipe de recherche explique principalement le mécanisme de formation et de préservation de la grande discordance dans plusieurs domaines importants.
L'aspect le plus intéressant de cette découverte est que des chapitres apparemment perdus de l'histoire de la Terre n'ont peut-être pas été perdus par accident. Leur disparition elle-même ne fait qu'enregistrer les changements à grande échelle survenus à l'intérieur de la Terre. En étudiant ces couches rocheuses manquantes, les scientifiques pourraient être en mesure de reconstruire davantage les mouvements profonds de la Terre il y a des centaines de millions d’années, ainsi que la façon dont les anciens continents se sont élevés, sont tombés et se sont remodelés au fil du temps.
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