Il manque plus d’un milliard d’années d’histoire géologique sur les parois du Grand Canyon, et les scientifiques savent peut-être désormais pourquoi.
Sur les flancs du canyon, d’anciennes roches métamorphiques et ignées formées il y a 1,7 milliard d’années reposent directement sous des roches sédimentaires plus jeunes déposées il y a 500 millions d’années. La partie de l’histoire de 1,2 milliard d’années n’a pas été préservée, laissant un écart géologique connu sous le nom de Grande Discordance.
Cette période manquante était une période très importante dans l’histoire de la Terre, car elle se situait juste avant et pendant l’ère terrestre. explosion cambriennequi a vu une énorme diversification de la vie sur Terre. La Grande Discordance ne se limite pas au Grand Canyon ; il existe de grandes lacunes dans les couches rocheuses de cette époque en Amérique du Nord, dans la région baltique d’Europe et dans le nord de la Chine. Les chercheurs débattent depuis longtemps des raisons pour lesquelles cette discordance existe.
Maintenant, un nouveau modèle du mouvement de la couche intermédiaire de la Terre, le manteau, a révélé une explication : la circulation lente et thermique du manteau a poussé ces trois régions vers le haut au moment où la Grande Discordance s’est formée, selon une nouvelle recherche publiée le 4 novembre dans la revue Nature.
Ce soulèvement aurait contribué à faciliter l’érosion, ce qui signifie que les sédiments formés à cette époque se sont détachés des continents et ont atterri dans l’océan. Il est important de noter que le modèle montre également qu’au cours des 540 derniers millions d’années, ces mêmes zones ont commencé à s’enfoncer au lieu de s’élever, créant des zones dans lesquelles les sédiments peuvent être capturés et continuer ensuite à s’accumuler en couches nettes sur les continents – marquant le point où se termine la Grande Discordance. Cela correspond à ce que les géologues peuvent observer en Amérique du Nord, dans les pays baltes et dans le nord de la Chine.
« Nous avons examiné quels sont les meilleurs endroits où le manteau pourrait contribuer à créer une grande discordance ? » co-auteur de l’étude Nicolas Flamentgéoscientifique à l’Université de Wollongong en Australie, a déclaré à Live Science. « Et ces trois endroits se sont avérés être trois endroits où l’on sait que c’est assez étendu. »
La cause de la Grande Discordance fait l’objet de vifs débats, certains affirmant qu’un gel profond mondial connu sous le nom de Terre boule de neige aurait pu pelleter les sédiments des continents au cours de cette période. La glaciation a probablement joué un rôle majeur dans l’érosion, a déclaré Flament, mais la nouvelle étude suggère que le facteur principal se trouvait au plus profond de la planète. Sans le manteau poussant les continents vers le haut, les glaciers et autres forces érosives n’auraient eu aucune pente pour pousser les sédiments vers le bas, a-t-il déclaré.
Flux constant
La Terre est dans un état constant de recyclage de la croûte à travers tectonique des plaquesdit Shanan Petersgéologue à l’Université du Wisconsin-Madison qui n’a pas participé à l’étude. La croûte océanique retombe dans le manteau grâce au processus de subduction – lorsqu’une plaque tectonique plonge sous une autre. Les produits chimiques qu’il entraîne sont rejetés dans l’atmosphère via des éruptions volcaniques, reliant le manteau à l’atmosphère.
Et la tectonique n’est pas stable. À mesure que les continents se divisent et se rejoignent au fil des siècles, différents matériaux sont poussés dans la croûte. Par exemple, l’ancien océan Paléo-Téthys, qui baignait les côtes du supercontinent Pangée jusqu’à sa fermeture il y a environ 200 millions d’années, était riche en sédiments carbonés qui se sont érodés des continents, a déclaré Peters. Lorsque le fond océanique a été ramené dans le manteau, ce carbone a été repoussé dans les profondeurs de la planète.
Il contribue à l’environnement dans lequel la vie complexe a évolué.
Nicolas Flament, géoscientifique à l’Université de Wollongong en Australie
Aujourd’hui, en revanche, la majeure partie de la subduction terrestre se situe autour de la bordure du Pacifique, et une grande partie du fond marin du Pacifique est éloignée des continents, le fond marin étant relativement privé de carbone. Ce qui est maintenant poussé dans le manteau est donc une composition chimique différente de celle qui existait il y a 200 millions d’années.
En ce sens, qualifier la Grande Discordance d’« informations manquantes » n’est pas exact, a déclaré Peters à Live Science. Au lieu de cela, l’absence de disque de rock dans ces endroits à cette époque révèle quelque chose sur les processus en cours à l’époque – et laisse entrevoir comment géologie aurait pu affecter l’atmosphère, et donc l’évolution de la vie.
Les processus géologiques qui se sont produits à l’époque de la Grande Discordance pourraient avoir préparé le terrain pour l’explosion cambrienne, a déclaré Peters. Par exemple, les roches cristallines exposées à la surface à cette époque pourraient avoir libéré des éléments comme le potassium, le fer, le manganèse et le carbone dans les mers à un rythme accru, incitant la vie marine à inventer la biominéralisation – des coquilles – en réponse et éventuellement à modifier la composition de l’atmosphère terrestre pour qu’elle soit plus riche en oxygène, a déclaré Peters.
Flament a reconnu que les changements géologiques ont eu des répercussions importantes sur la vie. « Cela contribue à l’environnement dans lequel la vie complexe a évolué », a déclaré Flament.
Ce qui est particulièrement intéressant à propos de la Grande Discordance, c’est la manière dont elle révèle non seulement une période d’érosion, mais également un retour au dépôt de sédiments. Le nouvel article fournit une explication pour les deux, a déclaré Peters, et les changements dans le manteau ne sont qu’un processus à l’échelle planétaire pour expliquer ce phénomène global.
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« Cela me semble être le seul moyen raisonnable d’aller et venir entre cet état au fil du temps », a-t-il déclaré.
Des questions subsistent quant à ce que faisaient d’autre les continents au cours de cette période. Peters dirige un effort appelé Macrostrat qui rassemble des observations de couches rocheuses à travers le monde, et Flament a déclaré qu’il espère que cette base de données aidera à vérifier sur le terrain les résultats des nouveaux modèles.
« Jusqu’à présent, en Afrique et en Russie, nous ne disposons pas d’une base de données aussi complète », a-t-il déclaré. « Une fois que cela sera fait, nous pourrons vérifier si l’idée fonctionne. »
