Marine Geosciences

Evolution of the continents from 250 millions years

by Jean Louis Olivet et Daniel Aslanian

A la fin des années soixante, la révolution de la tectonique des plaques, théorie qui a rajeuni l'ancienne Dérive des Continents d'Alfred Wegener, a conduit à une nouvelle image de la Terre : sa partie superficielle (la lithosphère - les 100 premiers kilomètres) n’est pas immobile mais fragmentée et en mouvement au dessus d’un matériel, liquide à l’échelle géologique, le manteau. Lors de ces mouvements, les fragments de l’écorce terrestre (les plaques lithosphériques) se rapprochent ou s’éloignent, créant respectivement des zones de subduction ou de collision (fermeture d’un océan et création des fosses sous-marines et des massifs montagneux) et des zones d’accrétion (création d’une nouvelle mer ou d’un nouvel océan), ou encore coulissent formant ainsi des zones de décrochements (par exemple la faille de San Andreas en Californie). L'étude de la cinématique des plaques, c'est-à-dire l'étude des structures du fond de l'océan et de ses marges, de leur genèse et de leur évolution, occupe donc une position centrale dans les Sciences de la Terre. Elle représente la donnée de base sur laquelle greffer les autres données (paléomagnétisme, discussion des mouvements par rapport aux points chauds et signification de ceux-ci, signification des provinces géochimiques, interprétation des données tomographiques à l'échelle du manteau, étude des orogènes, etc.) et sur laquelle fonder une géodynamique. Les géologues nomment Pangée un assemblage de la quasi totalité des continents actuels qui s'est produit entre 300 et 200 Ma environ (configuration en noir sur les animations) : c’est la collision du Gondwana (regroupant l’Amérique du Sud, l’Antarctique, l’Afrique, l’Inde et l’Australie), après une dérive qui a duré plus de 300 millions d’années,avec des blocs plus petits (l'Amérique du Nord, la Baltique, la Sibérie, etc.) qui, en refermant un ancien océan appelé Iapetus, a constitué ce supercontinent ; la chaîne de montagne dite calédono-hercynienne est la trace laissée par cette collision (figure 1).

Vers 180 millions d’années, le Gondwana a commencé à se rompre en même temps que la chaîne hercynienne, et parallèlement à elle. Ces deux ruptures (le futur Atlantique et une partie du futur océan Indien) suivent approximativement deux grands cercles qui partagent en trois parties la Pangée, l’Amérique de Nord et l’Eurasie, l’Afrique et l’Amérique du Sud, et l’Inde, l’Australie et l’Antarctique (figure 1 et 2). Les circonstances dans lesquelles cette cassure s'opère impliquent nécessairement une relation via l'ensemble du manteau, la perturbation thermique qui se produit à partir de la zone de collision influençant l'ensemble du manteau. La distance entre ces deux cassures (6000 km) est une longueur fondamentale.

Entre 120 et 84 millions d’années (figure 1 et 2), une deuxième phase de mouvements se met en place : l’Amérique du Sud se rattache à l’Amérique du Nord et l’ensemble des plaques Afrique, Inde et Australie suivent un mouvement grossièrement sud-nord qui conduit à la fermeture de l’ancien océan Thétys et à l’ouverture des actuels océans Atlantique Sud et Indien (figure 3). C’est cette configuration (Amériques solidaires, mouvement de convergence sud-nord des plaques Australie, Inde et Afrique, vers l’Eurasie) qui perdure actuellement.

Les reconstructions cinématiques à 420 Ma et 120 Ma , où les différents morceaux sont agrégés (figures 1), montrent par ailleurs 1) que le supercontinent obtenu dans chaque cas tient dans un hémisphère et 2) que ce supercontinent est entouré de zones de subduction. Ces zones de subduction bordent ce que nous pouvons appeler l'hémisphère Pacifique qui semble perdurer depuis au moins 600 Ma. Les mouvements des différents morceaux semblent donc être circonscrits dans un hémisphère comme le montre le dessin interprétatif du mouvement des plaques Indienne, Afrique, Australie depuis 84 Ma Cette rapide récapitulation de la dérive générale des continents depuis la rupture de la Pangée laisse entrevoir des mouvements d'ensemble toujours simples, (contrairement à ce que laisse supposer le détail plutôt complexe des océans), des mouvements regroupant des ensembles de plaques les uns par rapport aux autres, à la même échelle que celle que nous avons vue se manifester à l'occasion de la rupture de la Pangée. Les animations ci-dessous décrivent les mouvements des plaques depuis la cassure de la Pangée (180 Ma). Tous les mouvements sont donnés par rapport à une plaque référentielle considérée comme fixe (ici l’Afrique). Ces mouvements sont calculés grâce aux anomalies magnétiques symétriques situées de par et d’autre des dorsales océaniques (que l’on cherche à ajuster), et à l’aide du tracé des zones de fracture de la croûte océanique, relevé par altimétrie satellitaire (que l’on cherche à décrire : le mouvement relatif entre les deux plaques que l’on veut calculer doit retracer la géométrie des zones de fracture). Pour connaître les mouvements dits absolus (c’est-à-dire par rapport à l’axe de la Terre), il suffit “ d’ajouter ” à ces mouvements celui de l’Afrique par rapport à l’axe de la Terre (connu, ou plutôt approché par les études de paléomagnétisme). Ces deux animations présentent les mêmes mouvements relatifs : la première les représente à partir du supercontinent Pangée ; la seconde à partir des continents dans leur position actuelle.

Voici une représentation des mouvements des continents depuis la Pangée jusqu'à nos jours avec une projection Mercator (qui garde les angles).

Voici une autre représentation des mouvements des continents depuis la Pangée jusqu'à nos jours avec une projection Hammer (qui garde les aires).