Mégasutures, Marges d'une Mégasuture, Lois de la Tectonique des Plaques, Supercontinents, Critiques de la Tectonique des Plaques
12- Mégasutures
Le terme mégasuture a été utilisé pour la première fois par A. Bally (1975, 1980), pour décrire les régions mobiles de la Terre (chaînes plissées et faillées) qui témoignent de la complexité des phases d'accrétion et de déformation subies par les corps géologiques dans des régimes tectoniques compressifs prédominants. Lors de la formation d'une mégasuture, bien que les régimes tectoniques compressifs associés aux subductions soient prédominants, les régimes en extension et les formations de bassins sédimentaires jouent aussi un rôle très important.
Une mégasuture peut être considérée comme une suture formée par une collision Continent - Continent ou Continent - Arc volcanique avec une mobilisation plus ou moins importante du substratum granito-métamorphique. Elle englobe les zones orogéniques et les bassins sédimentaires qui lui sont associés.
La mégasuture Méso-Cénozoïque englobe tous les corps géologiques associés aux phénomènes de subduction (type A et B) qui ont lieu depuis le Permo-Trias. Elle représente la contrepartie de l'expansion océanique qui a accompagné la dispersion des continents suite à la rupture du supercontinent Pangée.
Figure 4.1- La mégasuture Méso-Cénozoïque englobe tous les produits de l'activité orogénique et ignée postérieurs à la rupture du supercontinent Pangée et des bassins sédimentaires associés, tout particulièrement les bassins épisuturaux et les chaînes plissées (voir plus loin la classification des bassins sédimentaires). Cette mégasuture, comme toutes les autres mégasutures, représente la contrepartie de l'expansion océanique qui a eu lieu pendant la même période géologique.
Dans un certain sens, on peut dire que la croûte océanique et les marges passives associées peuvent être interprétées comme les équivalents distensifs des structures développées dans les zones compressives (rondes de raccourcissement) associées aux marges convergentes.
La carte des différents épisodes de déformation (fig. 4.2) donne grossièrement la position actuelle des mégasutures successives qui forment la croûte continentale de la Terre. Cette cartographie permet d'approcher la localisation des anciens océans (croûte océanique) qui se sont formés et fermés à la suite des expansions océaniques et des collisions continentales.
Figure 4.2- En grande partie, cette carte permet de reconstituer les mégasutures successives qui se sont formées depuis la formation de la Terre il y a 4.5 milliards d'années. La mégasuture Méso-Cénozoïque se reconnaît facilement, tandis que la reconnaissance des autres est un leut plus difficle
La Mégasuture Paléozoïque (fig. 4.3) est constituée uniquement par de la croûte continentale et des zones de subduction du type A (Ampferer). L'absence de croûte paléozoïque s'explique par un mécanisme de subduction B (Benioff) très intense qui aurait consommé la presque totalité de la croûte océanique. La zone orogénique qui constitue la mégasuture précambrienne ne montre pas, non plus, d'évidence de croûte océanique Archéozoïque.
Figure 4.3- Reconstruction des chaînes plissées du Paléozoïque et de l'Archéozoïque terminal. Dans cette reconstruction les chaînes supposées marginales de l'Atlantique Nord deviennent plutôt intercratoniques. Note que la chaîne plissée de Greenville est orientée NE-SO, tandis que les Calédonides sont orientés NNO-SSE. Les flèches indiquent les apport terrigènes provenant des montagnes du Paléozoïque Moyen (vieux grès rouges, couches rouges de Catskill, etc.).
13- Marges d'une Mégasuture
Quatre types de marges peuvent se distinguer dans la mégasuture Méso-Cénozoïque :
a) Subduction "B" ou type Benioff
Quand une plaque lithosphérique océanique plonge sous une plaque lithosphérique continentale (fig. 4.4).
Ex : Java, Palawan, Amérique de Sud.
Figure 4.4- Subduction du type B, illustrée par le plongement de la plaque du Pacifique (océanique) sous la plaque eurasienne dont la composition est continentale. Ce type de subduction existe également dans le côté Ouest des Amériques, où la croûte océanique de la plaque du Pacifique plonge sous croûte continental de la plaque de l'Amérique du Sud et de l'Amérique du Nord.
b) Subduction "A" ou type Ampferer
Quand une partie de la croûte sialique plonge sous un complexe de plis, chevauchements et décrochements (fig. 4.5).
Ex : Alpes, Est Venezuela, Himalaya.
Figure 4.5- Une subduction du type A ou d'Ampferer est ici illustrée par le plongement de la plaque continentale Indo-Australienne sous la plaque Euroasienne dont la composition est continentale. Le mécanisme de ce type de subduction est très différent du mécanisme d'une subduction de type , une fois que la densité des deux plaques est très similaire ce qui n'est pas le cas dans un subduction de type B.
c) Transformante
Quand une faille transformante borde la mégasuture.
Ex: Nouvelle Zélande (fig. 4.6c)
Figure 4.6- Les marges d'une mégasuture peuvent être : (i) Une zone de subduction B, comme à Java, Palawan, etc.; (ii) Une subduction de Subduction de type A, comme dans Alpes, Est du Venezuela, etc. ; (iii) Une faille transformante, comme en Nouvelle Zélande, Sud de la Californie, etc. et (iv) Une Intrusion, comme en Asie Centrale, Mongolie, etc.
d) Intrusive
Quand la limite de la mégasuture est marquée par des intrusions ignées, généralement, des intrusions félsiques (fig. 4.6, d). Ex: Asie Centrale, Mongolie, etc.
Figure 4.7- Cette ligne sismique de l'offshore Ouest de l'île de Palawan (Philippines) illustre une zone de subduction de type B (Benioff) où la plaque plongeante océanique s'enfonce sous la plaque chevauchante qui a une composition continentale. Il est intéressant de voir le raccourcissement, par des failles inverses, des sédiments de la plaque chevauchante au-dessous de intervalle sismique récent qui est très peu déformé.
14- Lois de la Tectonique des Plaques
1) La couche externe et rigide de la Terre, c'est-à-dire la lithosphère est une mosaïque de plaques tectoniques qui se déplacent les unes par rapport aux autres, avec des vitesses de l'ordre de quelques centimètres par an (vitesse de croissance des ongles chez l'homme).
2) Les plaques naissent au niveau des dorsales océaniques. Elles flottent sur une couche plastique chaude du manteau appelée asthénosphère.
Exemple n°1
Fig. 4.8- La dorsale océanique entre les plaques 1 et 2 est engloutie par la zone de subduction et la plaque 2 disparaît. En même temps, l'extension de la plaque 4 diminue et l'extension de la plaque 4 augmente.
3) Les plaques s'écartent sans se déformer. Leur mouvement est directement lié à l'expansion océanique ("sea floor spreading"), dans lequel le matériel chaud et fondu de l'asthénosphère monte à travers la lithosphère jusqu'au sommet des montagnes océaniques (dorsales) où, en se refroidissant, il forme la croûte océanique.
4) La nouvelle croûte océanique s'éloigne en continu depuis l'axe des dorsales. En s'approchant des continents, les plaques sont détruites au niveau des fosses océaniques, zones dites de subduction (type B), par enfoncement dans le manteau. Dans ce processus, seules les parties océaniques des plaques sont englouties.
Exemple n°2
Figure 4.9- Ce type de collision Fosse-Fosse est non-bloquant. Les deux plans de subduction sont parallèles. La plaque lithosphérique 3 disparaît et l'extension des plaques 1, 2 et 4 augmente.
5) Les continents sont généralement considérés comme des objets passifs qui sont convoyés par l'expansion océanique. Cependant, ils ne restent pas, complètement, à l'abri des mécanismes de la tectonique des plaques.
6) Les continents ou des blocs de la croûte continentale peuvent entrer en collision et créer des continents de grandes dimensions.
7) Les limites des plaques sont constituées par des dorsales, zones de subduction et failles transformantes. En général, les limites des plaques ne coïncident pas avec la limite Océan - Continent (COB).
8) L'énergie interne du globe se dissipe aux frontières des plaques. Cette dissipation est mécanique (séismes, formation de montagnes, etc.), ou thermique (plutons, volcans, etc.).
9) Les mouvements relatifs des plaques sont régis par les lois mathématiques de la cinématique sur la sphère. Le mouvement relatif de deux calottes sphériques rigides est, complètement, décrit si l'on connaît le pôle de rotation, dit pôle Eulérien et la vitesse angulaire, comme décrit dans le chapitre III.
Ces lois posent le problème des cas limites où les principes de Tectonique des Plaques ne s'appliquent plus et où naît une discontinuité dans l'évolution du système (voir exemples 1-4).
Exemple n°3
Figure 4.10- Après que la dorsale entre la plaque 1 et la plaque 2 soit engloutie, les plaque lithosphériques 1 et 2 disparaissent. Une collision Fosse-Fosse se produit. Cette collision est bloquante. Il ne restent que deux plaques lithosphériques sans fosse océanique. Une subduction du type B doit s'ouvrir quelque part.
Exemple n°4
Figure 4.11- Si nous admettons au départ trois continents, deux dorsales et trois zones de subduction, le plus probable c'est que le fond océanique associé à la dorsale entre la plaque 1 et la plaque 2 arrive en position de subduction et entre en collision avec le continent de la plaque 3. Le fond océanique entre les continents de plaque 2 et plaque 3 disparaît. Les continents se soudent. Quelques reliques de l'ancien plancher océanique (ophiolites) peuvent, éventuellement, se fossiliser dans la zone de suture.
L'examen de ces cas extrêmes, nous fait prendre conscience des limites de la théorie des plaques. Lorsqu'il y a blocage du système à un endroit, comment la compensation de masse s'établit-elle à l'échelle de la Terre ?
Autrement dit,
- Si une subduction s'arrête à la suite d'une collision Continent - Continent, comment ce phénomène va-t-il se répercuter sur la distribution des taux et vitesses relatives des dorsales sur les pôles de rotation ?
- Faut-il s'attendre à ce que nous nous acheminions, progressivement, vers une Terre à une ou à deux plaques ?
A la fin du Paléozoïque, le supercontinent Pangée, qui était composé par une seule ou deux plaques majeures, s'est fragmenté en plusieurs continents qui appartiennent aujourd'hui à 12 grandes plaques lithosphériques. Cependant, pour le moment, personne ne comprend pas comment les discontinuités de comportement de la lithosphère apparaissent, ni où, ni pourquoi (voir critique aux cycles de Wilson).
15- Supercontinents
En 1976, J. Tuzo Wilson a proposé une succession d'événements géologiques qui donne une certaine cohérence à l'évolution des plaques lithosphériques.
Cette succession étant cyclique permet de définir des cycles évolutifs ou cycles de Wilson :
A) Fracturation d'un continent et formation d'un rift ;
B) Formation d'une dorsale océanique et démarrage de l'expansion océanique ;
C) Un océan est crée avec une dorsale et deux marges sans subduction (marges divergentes) ;
D) Le plancher océanique s'enfonce sous une des marges et donne naissance à une zone de subduction de type B (marge convergente) ;
E) Cette zone de subduction finit par absorber la dorsale elle-même ;
F) A partir de là, l'océan s'engloutit tout entier dans la zone de subduction ;
G) Les deux anciennes marges viennent en contact. Elles entrent en collision, reconstituant l'ancien continent, mais avec une chaîne de montagnes au niveau de la soudure ;
H) Une fois terminé ce cycle (cycle de Wilson), il peut se reproduire.
L'histoire géologique du globe pourrait ainsi se résumer à une succession de cycles de Wilson espacés dans le temps, avec formation et fracturation de plusieurs Supercontinents.
Fig. 4.12- Un cycle de Wilson se décrire comme suit : a) Fracturation d'un continent, suive d'un allongement avec formation d'un ou plusieurs bassins de type-rift ; b) Une dorsale océanique s'installe et l'expansion océanique commence ; c) Un océan est crée avec une dorsale centrale et deux marges divergentes sans subduction d) Le plancher océanique s'enfonce sous une des marges donnant naissance à une zone de subduction de type B ; e) Cette zone de subduction finit par absorber la dorsale elle-même ; f) L'océan s'engloutit tout entier dans la zone de subduction et les deux anciennes marges divergentes viennent en contact entrant en collision. L'ancien continent est, pratiquement, reconstitué mais avec une chaîne de montagnes au niveau de la soudure.
L'évolution géologique d'un Supercontinent peut être résumée en trois étapes :
(A) Fracturation avec formation de continents et d'océans ;
(B) Dispersion des continents par expansion océanique ;
(C) Collision des continents avec fermeture des océans et formation d'un nouveau supercontinent.
Environ 400 My (millions d'années) d'années seraient nécessaires pour détruire et rassembler un supercontinent (fig. 4.13) :
a) Plus au moins 120 My semblent être nécessaires pour que la chaleur accumulée sous un supercontinent puisse le fracturer en plusieurs continents ;
b) Les continents s'éloignent les uns des autres ;
c) Environ 200 My plus tard, les continents atteignent le maximum de dispersion ;
d) Les continents s'approchent pour, éventuellement, former un nouveau supercontinent.
Figure 4.13- Dans sa grande majorité, les marges que limitent un supercontinent sont des marges du type Pacifique (marges convergentes). La fracturation d'un supercontinent produit la formation d'océans nouveaux et de marges continentales divergentes (type Atlantique). Par la suite, petit à petit, ces océans vont se fermer. Les marges divergentes entrent en collision avec de la croûte océanique (subduction du type B) ou avec d'autres marges divergentes (subduction de type A) pour former un nouveau supercontinent.
Les conséquences géologiques d'un cycle de Wilson peuvent se résumer comme suit :
- La fracturation d'un supercontinent et, plus particulièrement, la dispersion de ses fragments (continents), due à l'expansion océanique, produit des changements du volume des dorsales océaniques, ce qui induit des variations du niveau marin à long terme ;
- Aujourd'hui, la plupart des géoscientistes admettent que la quantité d'eau (sous toutes ses formes) est restée constante depuis la formation de la Terre, il y a 4.5 milliards d'années ;
- La dispersion des continents, individualisés par la rupture du supercontinent, diminue le volume des bassins océaniques ce qui, pour une quantité de l'eau constante, oblige le niveau marin à monter ;
- La diminution du volume des bassins océaniques est la conséquence de la mise en place des montagnes océaniques qui accompagne l'expansion océanique ;
- Dès que les continents commencent à se rapprocher pour assembler un nouveau supercontinent, le volume des bassins océaniques augmente ;
- L'augmentation du volume des bassins océaniques induit la chute du niveau marin (chute eustatique) ;
- La diminution du volume des bassins océaniques est due à la subduction de la croûte sous les zones de Benioff (subduction du type B) et sous les zones d'Ampferer (subduction A,) qui sont induites par la collision des plaques lithosphériques.
Ainsi, la montée du niveau marin pendant le Trias-Crétacé Supérieur et la descente eustatique depuis le Crétacé Supérieur, peuvent facilement être expliquées, comme la conséquence de la dispersion et collision des continents du Méso-Cénozoïques (résultants de la fracturation du supercontinent Pangée).
D'autre part, comme on peut le constater sur la fig. 4.14, il semble exister une corrélation entre les Supercontinents et les Cycles Eustatiques de 1e ordre dont la durée est supérieure à 50 millions d'années. Un telle corrélation existe, aussi, entre les mouvements tectoniques globaux (Orogénies) et les Sous-Cycles Eustatiques (durée entre 3 et 50 millions d'années).
Figure 4.14- Sur cette planche, chaque cycle stratigraphique est induit par un cycle eustatique (P. Vail et al., 1992). Un cycle stratigraphique d'empiétement continental est induit par un cycle eustatique de 1e ordre. Chaque cycle eustatique de 1e ordre, dont la durée dépasse les 50 millions d'années, est composé par une phase transgressive et une phase régressive. Pendant les phases transgressives, le niveau eustatique a monté puisque les continents se dispersent. Pendant les phases régressives, le niveau eustatique chute, puisque le continents se rapprochent les uns des autres pour assembler un nouveau supercontinent. Chaque cycle stratigraphique d'empiétement continental est composé par des sous-cycles d'empiétement continental qui sont limités à la base et au sommet par des discordances. De ce fait, ils ne doivent pas être confondus avec les cycles Transgression/ Régression de P. Vail. Les sous-cycles stratigraphiques sont induits par des sous-cycles eustatiques dont la durée est inférieure à 50 millions d'années. L'origine des sous-cycles eustatiques reste encore très controversée. Depuis le Précambrien, les cycles eustatiques, et en particulier les sous-cycles d'empiétement continental, semblent se corréler assez bien avec les différentes Orogénies. Cependant, certaines de ces corrélations sont mises en doute par plusieurs géoscientistes.
Depuis le Précambrien, deux grands cycles eustatiques (1e ordre) ont été mis en évidence :
A) Le 1e cycle eustatique commence dans le Protérozoïque Inférieur et termine vers la fin du Permien.
- Le Protérozoïque terminal représente une période d'empiétement lent avec régression.
- Le Cambrien représente une période de fort empiétement avec transgression.
- L'Ordovicien / Silurien sont des périodes de haut niveau marin.
- L'intervalle Silurien - Permien représente une période de restriction graduelle des sédiments.
B) Le deuxième cycle eustatique de 1e ordre commence au Trias Inférieur et continue encore aujourd'hui.
- Le Trias représente une période d'empiétement régressif graduel des sédiments sur le bouclier.
- Le Jurassique et le Crétacé Inférieur représentent des périodes de fort empiétement transgressif des sédiments sur les marges continentales.
- Le Jurassique et le Crétacé Inférieur représentent des périodes de fort empiétement transgressif des sédiments sur les marges continentales.
- Le Crétacé Supérieur et le Cénozoïque sont caractérisés par une restriction globale des sédiments sur les marges continentales et les bassins.
P. Vail admet que chaque cycle eustatique (sensu lato) induit un cycle stratigraphique (sensu lato) et que chaque cycle stratigraphique est limité par des discordances (surfaces d'érosion) dont l'origine est fondamentalement eustatique.
D'autres géoscientistes pensent que certaines discordances (surfaces d'érosion) ne représentent pas des variations eustatiques, mais plutôt l'effet d'événements tectoniques, comme par exemple, une réorganisation des plaques lithosphériques.
Dans l'histoire géologique de la Terre, deux Supercontinents, sont associés aux deux cycles eustatiques de 1e ordre:
1- Le supercontinent Précambrien, Proto-Pangée ou Rodinia, qui s'est formé il y a 600 Ma.
2- Le supercontinent Paléozoïque ou Pangée, qui s'est formé il y a 220 Ma.
Il y a environ 750 million d'années, toute la croûte continentale était plus au moins assemblé dans une ou deux plaques lithosphériques. Elle formait un énorme supercontinent -Rodinia- qui était entouré par un énorme océan à fond océanique (fig. 4. 15). Ce continent était composé par des chaînes plissées internes, très anciennes sans volcanisme marqué, et des chaînes périphériques, beaucoup plus récentes et à forte activité volcanique.
Figure 4.15- Les cartes géologiques, études paléontologiques et climatologiques, ainsi que le paléomagnétisme ont permis aux géosacientistes de reconstituer le supercontinent précambrien - Rodinia. Ce supercontinent s'est fracturé il y a environ 750 millions d'années donnant naissance aux continents paléozoïques.
Dernièrement deux hypothèses ont été avancés concernant le Rodinia :
- L'hypothèse SWEAT admet qu'au début du Protérozoïque, l'Australie était agglutinée à la partie Nord de l'Amérique du Nord.
- Récemment, l'hypothèse AUSWUS a été proposée (fig. 4.15 et 4.16).
Dans cette dernière hypothèse, l'Australie est attachée à la partie SW de l'Amérique du Nord. Dans cette hypothèse, les continents auraient tourné autour d'un pôle d'Euler localisé à 51.46° N 106.70°E, avec un angle de rotation de 114.33°.
Figure 4.16- Dans cette hypothèse (AUSWUS), la position de l'Australie est au Sud de celle proposée par l'hypothèse SWEAT, laquelle est illustrée en pointillé à titre de référence L'âge des différentes provinces crustales est donnée à partir des données Nd. Les dépôts de sulfites de Broken Hill (BH) sont similaires à ceux de Jerome (J) dans l'Arizona Central et à ceux du Mont Isa (Mi) dans le Nevada.
En utilisant les données paléomagnétiques, les paléogéographies successives, depuis la rupture du supercontinent Précambrien jusqu'à la formation de la Pangée, d'autres hypothèses ont été proposées par divers géologues (fig. 4.17 et 4.18). En effet, les coulées volcaniques et d'autres roches riches en fer se sont solidifiées, elles sont devenues magnétisées suivant la direction du champs magnétique terrestre, ceci qui a permis de reconstituer le déplacement des différents continents depuis la rupture jusqu'à l'assemblage.
Figure 4.18- Paléogéographies successives au cours du Paléozoïque jusqu'à la formation de la Pangée. Dans ces paléogéographies il faut surtout remarquer la fermeture de la Mer lapetus, ce qui a formé le continent des vieux grès rouges (orogénie Calédonienne) et la fermeture de la Rheïque (début de l'orogénie Hercynienne).
Toutes les reconstitutions proposées admettent la formation de deux océans pendant le Paléozoïque Inférieur:
- Iapetus et
- Rhéique,
et et leur fermeture au Permo-Trias.
Perroud (1990) admet que:
(i) A l'Ordovicien, l'Iapetus (océan entre la Laurentia et la Baltica) et le Rhéique (océan entre la Baltica et l'Europe du Sud/Afrique) ont atteint leur largeur maximum (fig. 4.17) ;
(ii) A partir de l'Ordovicien, l'Iapetus s'est fermé peu à peu, au fur et à mesure que les continents Laurentia et Baltica se rapprochent l'un de l'autre;
(iii) Au Dévonien, l'Iapetus a disparu et a donné place au continent des vieux grès rouges (orogénies Calédonienne / Taconienne) ;
(iv) Le Rhéique ne disparaît que vers la fin du Paléozoïque avec l'avènement de l'orogénie Hercynienne.
En 1995, Dalzie a proposé une évolution similaire (fig. 4.19), que peut se résumer comme suit:
a) Au Protérozoïque Supérieur, il y a rupture du supercontinent précambrien.
b) Au Protérozoïque terminal, la Laurentia (Amérique du Nord) et la Baltica (Europe du Nord) se détachent du supercontinent.
- La Baltica commence à se séparer de la Laurentia.
- L'Iapetus et le Rhétique sont nés.
c) Au Cambrien Moyen, l'éloignement de la Laurentia et de la Baltica est à son maximum.
d) À l'Ordovicien Moyen, la Laurentia entre en collision avec l'Amérique du Sud (Orogénie Taconienne).
e) À la fin de l'Ordovicien, la Laurentia s'individualise à nouveau. Formation de ce que certains géoscientistes appellent le Proto-Gondwana.
f) Au Silurien Moyen, le Baltica entre en collision avec la Laurentia. Formation du continent des vieux grès rouges.
g) Au début du Permien, il y a collision entre le continent Laurentia/Baltica et le Gondwana. C'est la formation du supercontinent Pangée.
Figure 4.19- Paléogéographies proposées par Dalzie depuis la rupture du supercontinent précambrien (Rodinia) jusqu'à la formation de la Pangée.
La différence principale entre l'évolution de Dalzie et celle de Perroud concerne l'évolution de la Réiïque :
- Dalzie, oubli l'évolution géologique de l'Europe du Sud et du Nord de l'Afrique.
- Pour Perroud, la fermeture de la Rhéique initie l'orogénie Hercynienne, laquelle termine au Permo-Trias avec la formation du supercontinent - la Pangée- (fig. 4.20).
De toute façon, à la fin de l'ère Paléozoïque, la majorité des géoscientistes admet que :
- La lithosphère était composée par très peu de plaques lithosphérique, éventuellement une seule.
- Un énorme continent, la Pangée, entouré par des chaînes périphériques, se trouvait au milieu d'un immense océan, la Panthalassa.
- La partie Nord de la Pangée, la Laurasia était constituée par un ensemble de vieilles chaînes plissées (Oural, Calédonides, Appalaches, Ouachita, et chaîne Hercynienne).
- Dans la partie sud de la Pangée, uniquement, la chaîne de la Mauritanie était à signaler.
- Dans la Panthalassa, il existait un énorme golfe entre le Laurasia et le Gondwana, la Mer de Téthys.
- La mer de Téthys ressort sur toutes les reconstitutions palynspathiques.
Dans les reconstitutions de la Pangée, presque tous des géoscientistes admettent que le volume de la Terre est le même depuis sa naissance, c'est-à-dire, ils admettent que la force gravitationnel n'a pas changé depuis 4.5 milliards d'années. Ainsi, quand ils emboîtent les continents les uns contre les autres, en utilisant les limites des plate-formes continentales comme ligne de référencé, on arrive à peu près au résultat illustré sur la fig. 4.20, c'est-à-dire à un énorme masse continentale avec un grande golfe, la Mer de Téthys.
Figure 4.20- Le supercontinent Pangée s'est assemblé il y a environ 290 millions d'années. Des collisions continentales ont produit la chaînes plissée des Appalaches-Calédonides, la chaînes Hercynienne et la chaîne de l'Oural. Les subductions de la croûte océanique sous les anciens continents ont produit les chaînes périphériques (Cordillère Nord Américaine, Les Andes, etc.). La position de l'Inde, ainsi que les chaînes périphériques autour de la mer de Téthys sont très spéculatifs. La Téthys et la mer Paléo-Arctique correspondent à des énormes golfes de la Pangée reconstituée sur une Terre aux dimensions actuelles.
Cependant, certains géolscientistes, comme par exemple G. Owen (1991), ont constaté que la Mer de Téthys disparaît dès qu'on admet que le volume de la Terre a augmenté d'environ 20% depuis la formation de la Pangée (fig. 4.21).
Figure 4.21- Reconstitution paléogéographique de la Pangée entre 180 et 200 millions d'années sur le globe terrestre dont le rayon est 80% de la valeur du rayon actuel. Cette reconstitution ne montre aucune anomalie ou brèche (mer de Téthys ou Paléo-Arctique). G. Owen pense que les dimensions de la Terre n'auraient pas été constantes au cours des temps géologiques. Il admet également que dans le cas des marges actives de l'océan Pacifique, le taux de subduction marginale de la croûte est insuffisant pour satisfaire la loi de conservation de la superficie sur une sphère de dimensions constantes.
Aujourd'hui, à tort ou à raison, la majorité des géoscientistes admet que le volume de la Terre est resté constante depuis sa naissance. De ce fait, dans leurs reconstitutions paléogéographiques, la Pangée présente un énorme golfe entre le continent nord (Laurasie) et le continent sud (Gondwana) qui comme nous l'avons dit a reçu le nom de Mer de Téthys.
Après la formation de la Pangée, celle-ci, comme a été le cas pour le supercontinent Précambrien, va se fracturer en plusieurs continents, qui d'abord vont s'éloigner les uns des autres pour, par la suite, commencer à s'assembler. Cette évolution, a créée le cycle eustatique de 1er ordre du Méso-Cénozoïque, lequel est directement associé aux variations du volume des bassins océaniques engendrées par le volume et la morphologie des rides océaniques.
L'évolution paléogéographique de la Terre, depuis la Pangée jusqu'à aujourd'hui, est beaucoup mieux connue que celle de son assemblage (Paléozoïque). En effet, entre les différentes hypothèses proposées, il n'y a que des petits détails qui changent.
Nous décrirons rapidement l'évolution proposée par R.S. Dietz & J.C. Holden (1970), qui a été légèrement modifiée en 1998 par R. Siever (fig. 4.22). Dans cette reconstitution:
- La Pangée a une forme irrégulière.
- Elle est entourée par un océan universel, la Panthalassa, lequel peut être considéré comme l'ancêtre de l'océan Pacifique, tandis que la Mer de Téthys, entre le Gondwana et l'Eurasia, est l'ancêtre d'une partie de la mer Méditerranée.
- Les dépôts glaciaires qui ont été trouvé dans l'Amérique du Sud, l'Afrique, l'Inde et l'Australie, corroborent l'hypothèse d'une unique masse glaciaire continentale sur le pôle Sud du Gondwana, vers la fin du Paléozoïque.
- La rupture de la Pangée a été annoncée par l'ouverture de rifts et la mise en place de coulées volcaniques.
Figure 4.22- Vers la fin du Paléozoïque, le supercontinent Pangée, était composé par des continents majeurs, le Gondwana, au Sud et l'Eurasia, au Nord. Toute la masse continentale était probablement associée à un nombre minimum de plaques lithosphériques, éventuellement une seule. Par la suite, la Pangée s'est fragmenté en plusieurs continents qui se sont éloignés les uns des autres, au fur et à mesure de l'expansion océanique. Vers le fin du Crétacé Moyen, l'éloignement entre les différents continents était à son maximum. Par la suite, ils ont commencé à se rapprocher pour, dans quelques millions d'années, former un nouveau supercontinent.
- Au début du Jurassique, il y a environ 180 millions d'années :
(i) L'océan Atlantique était partiellement ouvert.
(ii) La mer de Téthys avait commencée sa fermeture.
(iii) La Laurasia s'est séparé du Gondwana créant un nouveau océan.
(iv) L'Inde commençait son long voyage vers le Nord.
- Vers la fin du Jurassique, il y a environ 140 millions d'années :
(i) La naissance de l'océan Atlantique Sud.
(ii) L'océan Atlantique Nord et l'océan Indien se sont élargis.
(iii) La mer de Téthys continuait à se fermer.
(iv) L'Inde continuait à migrer vers le Nord.
-Vers la fin du Crétacé, il y a environ 65 millions d'années :
(i) L'océan Atlantique Sud était largement développé.
(ii) Madagascar s'est séparé de l'Afrique.
(iii) La mer de Téthys s'est fermée créant un mer interne : la Méditerranée.
(iv) A cette époque, la configuration actuelle des continents est perceptible.
- Depuis la fin du Crétacé :
(i) L'Inde a été en collision avec l'Asie.
(ii) L'Australie s'est séparée de l'Antarctique.
(iii) L'Afrique s'est rapprochée de l'Europe ce qui a induit l'orogénie Alpine.
16- Critiques à la Tectonique des Plaques
Comme chaque fois qu'un nouveau paradigme est proposé dans n'importe quelle branche de la science, dès son avènement, plusieurs critiques qui ont été faites à la théorie de la Tectonique des Plaques. Ci-dessous, j'ai résumé les principales d'entre elles :
1) Météorologiques et Climatologiques
a) Les dépôts évaporites
Comme l'a indiqué Meyerhoff (1970), 95% des toutes les évaporites, depuis le Protérozoïque moyen jusqu'à l'Actuel, ont été déposées dans des régions qui aujourd'hui sont des régions où l'évaporation excède l'apport d'eau.
Ceci ce n'est possible que si les systèmes océaniques et atmosphériques terrestres ont restés à peu près constants dans le temps. Une telle supposition requiert que les continents, les océans, ainsi que l'axe de rotation de la terre conservent leurs positions relative à travers le temps géologique.
b) Les dépôts de charbon
Environ 90% des dépôts de charbon commerciaux sont localisés dans les marges Est des continents et sub-continents (Amérique du Nord, Amérique du Sud, Asie, Afrique, Australie et Inde). Les dépôts de charbon du nord-ouest de l'Europe et ceux autour de l'océan Arctique et de l'Antarctique, sont des exceptions à cet énoncé.
La localisation de ces dépôts suppose que des conditions climatologiques chaudes et humides aient existé depuis toujours dans les marges Est des continents. Ceci implique également que les bassins océaniques actuels étaient déjà présents.
c) Les dépôts glaciaires
Les dépôts glaciaires du Permo-Carbonifère et ceux du Miocène-Quaternaire ont une distribution bipolaire par rapport aux pôles géographiques actuels.
La présence de dépôts glaciaires du Permo-Carbonifère dans les régions équatoriales actuelles a toujours été un argument en faveur de la migration des pôles et de la dérive des continents. Cependant, le fait que la glaciation Pléistocène, qui a une extension équivalent, a aussi pris place à l'équateur est rarement mentionnée. L'étude des dépôts Permo-Carbonifère autour de l'équateur actuel a montré que ces dépôts sont glaciaires. La même chose peut être dite pour les dépôts glaciaires du Tertiaire-Quaternaire dans les Andes équatoriales et de l'Est de l'Afrique.
d) Les dépôts récifaux
Teichert (1958) a montré qu'il y a des récifs vivants à des hautes latitudes. Cependant, Khudoley (1974) a démontré que les récifs tropicaux peuvent être distingués des récifs non-tropicaux et que les récifs tropicaux, comme les évaporites et les dépôts de charbon anciens, forment des bandes parallèles et symétriques par rapport à l'équateur actuel.
2) Paléomorphologiques
Dans l'Amérique du Sud, Afrique, Inde, Australie et dans une partie du Nord de la Russie, beaucoup des vallées glaciaires Permo-Carbonifères sont actuellement recreusés pour former les systèmes de drainage actuels.
Sur les cinq continents et sub-continents, les drainages Permo-Carbonifères et actuels, plus au moins coïncidents, suggèrent que les niveaux de base des cours d'eau du Permo-Carbonifère étaient les mêmes que ceux des cours d'eau actuels. Cette coïncidence est incompatible avec la topographie proposée pour le Gondwana.
3) Paléontologiques
a) Invertébrés marins
Trois royaumes d'invertébrés marins ont été mis en évidence. Le royaume de l'Amérique du Nord, le royaume de la Téthys (Europe, Asie Centrale, Afrique, SE Asie et NW de l'Australie) et le royaume intermédiaire (depuis le nord de la Sibérie jusqu'au nord-ouest du Canada).
Le royaume intermédiaire est une mélange du royaume de l'Amérique du Nord et de la Téthys. Cependant, dans les reconstitutions de la Pangée, les royaumes de l'Amérique du Nord et de la Téthys, sont reliés sans aucune gradation, ce qui est une impossibilité si la Pangée a existé.
b) Ostracodes non-marins
Vingt espèces d'Ostracodes non-marins ont existé dans l'Est du Brésil et dans le Gabon. Ces espèces ont été utilisés comme une évidence de l'expansion océanique. Par contre, il n'y a pas d'espèces marines communes.
Cependant, si on examine la trajectoire des oiseaux migrateurs actuels, on peut trouver une explication très facile pour la similarité des espèces non-marines:
Les oiseaux boivent de l'eau fraîche et transportent les larves des espèces non-marines avec elles quand elles font le va et vient entre l'Afrique et l'Amérique du Sud.
c) Faunes vertébrées
Colbert (1972) a admis que toute la faune de l'Afrique s'est répandu jusqu'à l'Antarctique et vice versa. D'environ 48 taxa décrits dans l'Antarctique, uniquement trois sont communs à l'Antarctique et à l'Afrique.
La faune Lystrosaurus a été rencontrée en Antarctique et dans le Sud de l'Afrique. Cependant, cette faune est une forme aquatique. Elle a été retrouvée non seulement en Afrique et Antarctique, mais également en Europe, Russie, Inde et Chine.
La faune Lystrosaurus est absente dans les Amériques, et en Australie, ce qui suggère qu'au Triassique, l'Afrique, l'Europe et l'Asie avaient les mêmes relations vers les autres continents qu'aujourd'hui.
d) Flores fossiles
La flore Glossopteris, qui a été utilisée pour supporter l'expansion océanique, a grosso modo la même distribution que l'actuel flore Nothofagus-Araucaria-Podocarpus, laquelle n'est pas plus vieille que le Tertiaire.
La raison d'une telle similitude peut être expliquée par la direction des vents de l'hémisphère Sud.
La distribution des flores du Permo-Carbonifère indique qu'à cette époque la direction des vents était la même que celle d'aujourd'hui.
4) Téthys
a) Afrique-Europe
La cartographie des formations du Paléozoïque Inférieur, depuis le détroit de Gibraltar, Tunisie, Sicile, Italie, Égypte et Turquie, montre que tout mouvement entre deux continents dans la région de la Méditerranée est très peu probable.
Si l'Europe et l'Afrique se sont déplacées, leurs déplacement ont été de l'ordre de dizaines de kilomètres et non de l'ordre de centaines (Maxwell, 1970, King, 1971).
b) Moyen-Orient
Les reconstitutions paléogéographiques et la continuité des lithologies à travers tout le Moyen-Orient, suggèrent que la Russie, l'Iran, l'Arabie Saoudite, etc., ont toujours constitué une unité géologique unique depuis le Protérozoïque.
c) Inde
Certains géoscientistess qui ont travaillé en Inde considèrent que l'hypothèse de la collision de l'Inde avec l'Asie est fausse.
Dans la Péninsule Indienne, les "Salt Range" du Pakistan, dans le Szechwan (l'ouest de la Chine) et dans l'Asie Centrale, les formations et les faunes téthysiennes s'intercalent et se superposent à celles du Gondwana.
d) Reconstitutions palinspathiques
Owen (1991) a démontré que la Mer de Téthys disparaît dès qu'on admet que le volume de la Terre a augmenté d'environ 20% depuis la formation de la Pangée (voir fig. 4.21).
5) Paléomagnétiques
Les données paléomagnétiques ne sont pas suffisamment précises pour la détermination exacte les positions des anciens pôles de la terre. De surcroît, elles impliquent toute une série de suppositions, qui ne sont pas prouvées, sur la nature du champ magnétique terrestre.
Les déterminations des positions des anciens pôles de la terre à partir des données magnétiques faites sur une région particulière d'un continent (plusieurs affleurements) montrent des dispersions supérieures à 4000 km, distance supérieure à la largeur de l'océan Atlantique.
Une telle dispersion est trop importante pour qu'on puisse utiliser ces résultats pour suggérer un mouvement relative des continents.
6) Topologiques
En 1969, R. Meservey a montré que l'hypothèse de la Tectonique des Plaques ne satisfait pas les exigences topologiques du diamètre actuel de la Terre. Il a remarqué que le périmètre du cercle du Pacifique correspond à un tiers de la surface de la Terre.
Cependant, à une certaine époque, le périmètre du Pacifique a dû encercler au moins moitié de la surface de la Terre, puisque il doit être assemblé de l'autre côté de la surface de la Terre. Topologiquement, l'éloignement des continents sur la surface actuelle de la terre, à partir d'une position originelle, est peu probable, si on accepte les contraintes sur le périmètre actuel.
7) Absence de zones de subduction
L'Antarctique est encerclé presque complètement par un système de "mid-océanic ridges".
Cependant, il n'y a pas de zones de subduction en Antarctique.
Le même est vrai pour le bloc africain entre la ride mid-Indienne et la ride mid-Atlantique.
Le système des rifts de l'Est de l'Afrique reste également mal expliqué.
8) Positions antipodales
Les position antipodales des continents et bassins océaniques reste inexpliquées par l'hypothèse de la tectonique des plaques, qui requiert l'existence d'une zone de faible vitesse des ondes sismiques continue (asthénosphère) tout autour de la Terre.
Sous tous les continents, cette zone de faible vitesse est absente au-dessous des boucliers Archéens.
Un telle absence implique que la croûte continentale sous ces boucliers est soutenue par le manteau. Cependant, suivant la tectonique des plaques, dans des telles conditions, les continents ne peuvent pas se déplacer les uns par rapport aux autres.
9) Épaisseur de la croûte océanique
En 1965, Worzel a indiqué que l'un des grands mystères de la tectonique des plaques est le fait que l'épaisseur de la croûte océanique a une épaisseur relativement uniforme, entre 4 et 6 kilomètres, tout autour de la terre.
Worzel a posée la question suivante:
Comment est-il possible créer de la croûte océanique nouvelle d'épaisseur constante (5 km) dans tous les bassins océaniques, qu'elle soit mise en place à la vitesse de 12 cm/an ou à la vitesse de 1 cm/an?
Nous pensons que cette question n'a jamais reçue de réponse.
10) Cycles tectoniques
La tectonique des plaques n'explique pas très bien la formation et la déformation des géosynclinaux à l'intérieur de continents, ainsi que l'existence simultanée de plusieurs géosynclinaux intra-continentaux parallèles (Altai, Nan Shan, Kunlun Shan, etc.).
L'origine des mers marginales le long des côtés occidentaux des bassin océaniques (exception SE Asiatique) et l'absence de mers marginales le long des côtes orientales, ne sont pas non plus très bien comprises.
L'épisodicité des événements orogéniques dans les géosynclinaux et dans les plate-formes adjacentes, ainsi que la répétitions des cycles tectoniques sont d'après certains auteurs incompatibles avec la tectonique des plaques.
11) Bassins Océaniques
a) Zones de fracture
Le plus souvent, la plupart des sédiments des fosses océaniques et des zones de fracture des rides mid-océaniques, ne montrent aucune déformation.
b) Caraïbes
Les reconstructions palynspathiques des Caraïbes montrent qu'il n'y a pas suffisamment d'espace pour expliquer l'éloignement des continents.
Meyerhoff (1972) a montré que les limites de la plaque des Caraïbes ne sont pas continue et qui à certains endroits il n'y a même pas de limite précise (ex: ligne des épicentres des tremblements de terre).
c) Ride Groenland-Faeroe
La ride entre le Groenland et les îles Faeroe semble être au-dessus de la croûte continentale avec la discontinuité de Mohorovicic entre 30 et 42 kilomètres.
Si la croûte continentale s'étend du Groenland à la Scandinavie sous l'Islande, comment peut-on expliquer le mouvement des plaques?
Depuis que ces critiques ont été avancées, des nouvelles données d'observation ont permis de répondre à la majorité d'entre elles. Cependant, il est évident que des hypothèses ad hoc ont été invoquées pour expliquer certaines de ces critiques.
NB. Depuis les années quatre-vingt, un nouveau concept qui n'était pas prédit par la Tectonique des Plaques s'est développé, celui de l'effondrement gravitaire. En effet, dans un certain nombre de chaînes plissées, où l'épaississement lithosphérique est très marqué, on a constaté qu'il se développe un type de bassin nouveau, comparable aux bassins de type rift mais dont l'origine est associée à la restauration d'une lithosphère normale par effondrement des niveaux profonds, avec une déformation ductile.
Avant de passer en revue les différents types de marges (divergentes, convergentes et transformantes) et la classification des bassins sédimentaires, je vous propose un credo de la Tectonique des Plaques :
Credo in Tectonicam Placarum, omnipotentem, factorem unicam Terrae et explanatorem omnium geologocorum et geophysicorum. Et in nostrum Xavierum Pichonen, revelatorum movementi relativi, deducti de taxo expansionis omnium cordillerarum oceanicarum, hypotheses de hypotheses, theoria de theorus , factum verum de factis veris deducta et non presuposita; continentos in unitae cum oceanis, de quo omnes placae se separaverunt; que quando encontrant altas placas et sufferunt subductionem, eunt ad profonditatem zonae Benioff, et reabsorberunt in aestenospheram et transformerunt in capam magnam, et consant focos sismicos sub arcis insularibus, rigiditatem perdunt et fluare fossunt; et in cordilleris, magna iterum erumpti, secundum Vinen et Mattheum; et ascendit in crustam; creantem anomalias magneticas symmetricas; et fundi oceanici se expandibunt iterum, cum continentibus, per formare montanas et falias, evolto per quem non eri finis. Et in dervam continentium, quae praestat ad evolutionem vitae; quae ex tectonica placorum et expansione fondorum oceanicorum precedit, quae cum tectonica placarum et expansione fundorum oceanicorum simulrespectata est et conglorificatur; et locuta est per Brunheimm et Wegnerum. Et in unum praternam sismicum et vulcaisticum; et in unam causam deformations petrarum et expecto formationem cordillerarum novarum et novam subductionem placarum.
Amen,
RL, 1 August 88 (secundum Schnarberger)
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Dernière modification : Juin, 2014
