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©Olivier

Bonjour, je suis Olivier, médiateur de l’unité Géosciences et je le reconnais, le thème n’était pas facile. Mais c’est à l’image de nos connaissances et les magnifiques dessins que vous m’avez transmis vont nous permettre de le comprendre. Je remercie vivement les artistes inspirés et pour le prochain thème géologique, ce sera moins intimidant ! Nous voici donc partis pour un petit aperçu de l’histoire récente des sciences de la Terre.



  • Sur les fonds abandonnés, coquillages fossilisés…

Commençons par le dessin humoristique de Claire. Nous avons hésité pour le libellé du thème : plancher océanique, fonds océaniques, croûte océanique ? Le premier terme, finalement retenu, est plus généraliste, mais il va nous permettre de faire un peu le ménage…

 

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©Claire Josse
Twitter : @ClaireuhJosse

Avant le milieu du XXe siècle, les profondeurs océaniques nous sont inconnues. Les abysses, qui ont une profondeur moyenne de 4 000 mètres, demeurent inaccessibles aux scientifiques. Pour ce charmant poisson, cela doit être aussi le cas. Seuls d’étranges spécimens, telles les baudroies et leur appendice qui imite une lanterne, sont capables de s’y mouvoir et de chasser malgré l’obscurité qui y règne. Mais après tout, on pouvait imaginer que les fonds plus accessibles nous donnaient déjà un aperçu satisfaisant de la situation, à quelques calamars géants près…
Et si le coup de balai plein d’entrain de ce charmant poisson cherchait à nous révéler les roches de la croûte cachées sous l’eau ? En effet, ces dernières sont rarement à nu. Elles sont rapidement recouvertes par des particules minérales arrachées aux continents par les cours d’eau, qui les ramènent inexorablement à la mer. Au fur et à mesure, ces boues se solidifient en profondeur et deviennent roches sédimentaires. Ce sont souvent des argiles, voire des calcaires, et elles contiennent les restes fossilisés de multiples animaux marins échoués en leur sein après leur mort. D’où ces multiples coquillages et cette petite étoile de mer qui décorent le plancher.
Comme le niveau de la mer ne cesse d’évoluer au cours des temps géologiques, nous trouvons aisément de vieilles roches sédimentaires exposées aujourd’hui à l’air libre. Le Bassin parisien d’où je vous écris en est un parfait exemple. Dès lors, nous pourrions nous contenter de ces observations : au fond des océans, le plancher est recouvert par des sédiments (tous les poissons ne sauraient en décaper l’impressionnante épaisseur), mais il ne doit être guère différent des roches de surface, juste un peu plus affaissé. En réalité, il n’en est rien, et cette découverte fut une véritable révolution pour les géologues.

 

 

  • Peut-on en déduire que ces deux roches, issues d’un même magma, sont le yin et le yang des planchers océaniques ?

Cette légende du magnifique dessin de ClocloMono (également teinté d’humour) va nous permettre de comprendre un phénomène fondamental.

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©Cloé Villard, doctorante en biologie des plantes
Facebook : https://www.facebook.com/ClocloMono/

L’artiste nous représente un morceau de croûte océanique, ces roches tapies sous les sédiments, avec ce message énigmatique : « Êtes-vous plutôt pressé comme un basalte qui refroidit rapidement, ou patient comme un gabbro qui cristallise dans les chambres magmatiques ? » Ce dernier mot est fondamental : la croûte océanique n’a rien à voir avec une croûte continentale effondrée, car elle est élaborée en profondeur par volcanisme sous-marin.
Une lave qui remonte à la surface refroidit assez rapidement et n’a pas le temps de former une multitude de grands cristaux collés les uns aux autres. Elle durcit plutôt en pâte homogène où sont disséminés quelques minuscules ébauches cristallines. Le basalte est cette roche sombre et grisâtre si fière et conquérante, mais vous voyez aussi en grossissement tous ces modèles réduits de cristaux (comme si la roche était observée au microscope). Au fond des océans, une intense activité magmatique (70 % des volcans actifs sur Terre) produit donc en surface au contact de l’eau ces basaltes (roches riches en fer et magnésium) pressés de refroidir. À tel point qu’au contact de l’eau, la lave brutalement saisie forme une petite pellicule vitreuse en surface du basalte.
Toutefois, en profondeur, la lave va prendre son temps et former des roches entièrement constituées de cristaux. Nous trouvons donc à la base de la croûte des océans (partie basse du dessin) ces gabbros très zen, dont la composition chimique est celle du basalte mais à l’apparence beaucoup plus élaborée et ordonnée.

Un médiateur / un détail
Pour les spécialistes, ClocloMono a parfaitement représenté les différents cristaux typiques de ces roches, tels que l’on peut les observer avec un microscope à lumière polarisée (pyroxènes iridescents et plagioclases zébrés). Chapeau !

Pour aller plus loin
Les roches magmatiques sont issues d’un mélange de roche fondue et de gaz. La famille des roches volcaniques contient celles provenant d’un magma qui a refroidi en surface et n’a pas eu le temps de faire beaucoup de cristaux. Cependant, il existe aussi des roches plutoniques qui proviennent d’un même magma, mais ont entièrement et tranquillement cristallisé en profondeur.
Au basalte, volcanique, correspond donc le gabbro, plutonique. Les andésites ont pour équivalent la diorite. Et les rhyolites, laves de volcans très explosifs, ont la composition d’un granite, la roche plutonique la plus connue, qui symbolise la croûte des continents.
Par conséquent, les deux croûtes terrestres sont d’origine magmatique, mais il existe une distinction chimique fondamentale entre elles : les roches océaniques sont riches en fer et magnésium, alors que les roches continentales sont riches en alcalins (aluminium, calcium, potassium) et silice. En outre, la croûte océanique est issue d’un volcanisme effusif de grande profondeur sous-marine (au sein de reliefs nommés dorsales océaniques), qui est actif en permanence au cours des temps géologiques. Alors que la croûte continentale s’élabore plus sporadiquement aujourd’hui, au sein des arcs volcaniques plutôt explosifs comme celui des Antilles.

 

 

  • Océans en expansion

Voilà, la révolution a eu lieu : il existe deux croûtes terrestres, et la croûte océanique est élaborée par un volcanisme sous-marin continu. Mais au lieu de pousser en hauteur sous forme d’îlots volcaniques (comme les îles d’Hawaï, d’Islande), elle va grandir latéralement de part et d’autre des réservoirs magmatiques qui lui donnent naissance. Ça change tout !

Ce phénomène d’expansion océanique est parfaitement illustré par l’œuvre d’Akenium : la Terre observée depuis l’espace est celle que pouvait contempler ce robot extraterrestre (?) il y a près de 200 millions d’années.

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Twitter : @akenium

Il s’agit d’un continent unique, la célèbre Pangée. À l’époque, les croûtes océaniques actuelles n’étaient pas encore formées par le volcanisme sous-marin, alors que nos continents, beaucoup plus anciens, existaient déjà, mais étaient collés les uns aux autres. Exit l’Atlantique et hop, l’Amérique du Sud et l’Afrique s’emboîtent comme les pièces d’un puzzle, de même que l’Amérique du Nord et l’Eurasie (l’Espagne était alors collée à la Bretagne, car il n’y avait pas de golfe de Gascogne, lui aussi d’origine océanique). Exit l’océan Indien et voici l’Inde, l’Australie et l’Antarctique assemblés avec l’Est de l’Afrique.
C’est donc sur ce vaste continent que se sont développés les premiers dinosaures, d’où le clin d’œil subtil d’Akenium. En effet, l’Atlantique commence à se former il y a seulement 180 millions d’années, l’océan Indien entre 120 et 80 millions d’années.

Un médiateur / un détail
Cette Pangée est célèbre, elle évoque la théorie de la dérive des continents élaborée par Alfred Wegener au début du XXe siècle. Malheureusement, si les connexions continentales au sein de la Pangée étaient fort bien documentées, ce scientifique ne savait pas expliquer comment s’effectuait la séparation des continents actuels. Il lui manquait cette connaissance de la formation de la croûte océanique, dont la découverte plus tardive (après la Seconde Guerre mondiale) a grandement contribué à l’élaboration du modèle de la tectonique des plaques.

Pour aller plus loin
La Pangée n’est pas le seul continent unique de notre planète, mais le dernier connu. Il y a près de 3 milliards d’années, les premières croûtes continentales sont formées. Nous avons évidemment beaucoup de difficulté à dessiner leurs contours avec précision, mais nous savons que quelques masses uniques ont dû exister. Aux alentours de 1 milliard d’années, nos connaissances s’affinent et le supercontinent Rodinia est bien documenté. Puis de nouveaux océans le fragmentent et aboutissent, il y a 550 millions d’années, à la formation d’un demi-supercontinent : le Gondwana (Amérique du Sud, Afrique, Inde, Antarctique, Australie, la moitié sud de la Pangée en somme, mais avec des morceaux d’Asie et de Chine !). Quant à la Pangée, elle s’est formée il y a 300 millions d’années environ. Vous l’aurez compris, dans 100 millions d’années, un nouveau continent unique devrait voir le jour. Mais seul le protagoniste de droite du dessin d’Akenium, s’il existe, pourra en définir les contours…