L’histoire géologique de la Terre ressemble à un livre. Au tout début de ce livre, on découvre des couches de roches anciennes remontant à des milliards d’années, et ces couches deviennent plus récentes à mesure que l’on tourne les « pages ». Mais contrairement à un ouvrage ordinaire, le récit géologique de la Terre compte parfois des passages entiers manquants couvrant des centaines de millions à des milliards d’années — et les scientifiques pensent avoir élucidé pourquoi.
Le géologue John Wesley Powell avait pour la première fois repéré la « Grande Non-conformité » au Grand Canyon, illustrant comment des roches sédimentaires du Cambrien se trouvaient juste au-dessus de roches ignées et métamorphiques bien plus anciennes, datant d’un peu plus d’un milliard d’années. Dans un article publié aujourd’hui dans Nature, des chercheurs démontrent comment la convection mantellique sur des centaines de millions d’années aurait pu donner lieu à cet arrangement géologique étrange que nous observons aujourd’hui. Selon l’étude, cette « couche manquante » se serait progressivement enfoncée dans l’océan durant une période de subsidence lente qui débuta au début du Phanerozoïque, l’actuel éon géologique de la Terre.
« Imaginez un livre dont une grande partie du milieu aurait été arrachée », a déclaré Santosh Dhungana, auteur principal de l’étude et doctorant à l’Université de Wollongong en Australie. « La Grande Non-conformité est cet espace vide dans l’histoire de la Terre, le récit passant des premiers chapitres directement à une partie bien plus tardive de l’histoire. Nos recherches suggèrent que ces pages n’ont pas été perdues par hasard. »
Le « temps manquant » du Grand Canyon
Les chercheurs estiment que la Grande Non-conformité représente environ 1,2 milliard d’années d’enregistrements rocheux manquants au Grand Canyon. Ces lacunes ne se résument pas nécessairement à du « temps perdu » causé par des « événements inconnus », selon un billet publié par le Service des Parcs nationaux (NPS) sur les nombreuses inconformités du Grand Canyon. Par exemple, les géologues peuvent déduire ce qui a pu se passer — comme les effets d’une érosion longue durée — à partir des couches rocheuses qui entourent une inconformité. Parfois, il existe même des inconformités plus petites — appelées disconformités — qui passent moins inaperçues mais présentent des signes relativement clairs de fossiles et d’érosion, explique le NPS.
CCela dit, de grandes inconformités se sont manifestées en Europe, en Australie, en Afrique et en Asie, avec l’enregistrement manquant s’étendant de 200 millions d’années à bien plus d’un milliard d’années, selon le communiqué. Ainsi, bien que l’article soit surtout centré sur la Grande Non-conformité, il a également utilisé des données provenant de formations en Baltique (nord-ouest de l’Eurasie) et en Chine du Nord afin d’étudier ce phénomène à l’échelle mondiale.
« De nombreuses explications pour la Grande Non-conformité avaient été proposées, mais peu avaient été testées face à la manière dont la Terre se comporte réellement au fil du temps », a expliqué l’auteur correspondant de l’étude, Nicolas Flament, géologue à l’Université de Wollongong, dans le communiqué.
Les hauts et les bas de la Terre
Pour l’étude, Dhungana et Flament ont modélisé des motifs de convection mantellique sur des périodes couvrant des centaines de millions d’années. Puis, ils ont comparé leurs simulations au volume de sédiments préservés sur les continents au fil du temps. À mesure que le manteau — une couche de roches chaudes — se déplace lentement sous la surface, ce mouvement génère des courants capables de soulever ou d’abaisser d’immenses morceaux de landes.
Selon les modèles de l’équipe, il semble qu’entre environ un milliard et 540 millions d’années auparavant, ces courants aient provoqué une élévation progressive des continents. Cela fut suivi d’une longue période de subsidence au cours du Phanérozoïque, et les anciennes masses continentales — les pages manquantes de l’inconformité — auraient probablement sombré dans l’océan. Puis, les mers et les sédiments « ont enfoui la surface rocheuse usée », selon le communiqué, aboutissant à la Grande Non-conformité telle que nous la voyons aujourd’hui.
« Parfois, ce qui manque peut nous en dire davantage sur l’histoire de la Terre que ce que nous pouvons voir », a ajouté Flament. « Une seule et longue période d’élévation suivie d’une longue période d’enfoncement aurait été la recette idéale pour enlever la roche et préserver la surface usée. »
Fait remarquable, l’équipe a constaté que les prédictions de son modèle concordaient assez bien avec l’emplacement des inconformités les mieux préservées et documentées. Il est utile de noter que le seuil entre ces couches — autour de 540 millions d’années — marque le début de l’ère Cambrienne, lorsque la vie sur Terre a connu une croissance sans précédent. Étant donné la façon dont la dynamique des paysages influe sur la chimie des eaux marines et bien d’autres aspects, les résultats pourraient fournir de nouvelles pistes pour comprendre l’explosion cambrienne, selon l’étude.
