4 Points chauds, panaches, traps - pierre
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4 Points chauds, panaches, traps (a) Affleurements des traps du Deccan en Inde (en brun). Ils représentent un volume de plusieurs millions de km3 de lave. La coupe AB est montrée sur la partie (b) de la figure et illustre la structure en lentilles superposées des traps avec un mouvement vers le sud au fur et à mesure qu’on monte dans la série stratigraphique (d’après D. Jerram et M. Widdowson), tandis que la partie (c) donne la nomenclature des formations géologiques successives et leur code de couleur (polarité magnétique à droite). Courtillot, 2009. Localisation 21/11/2015 Tectonique_YMS des affleurements de basalte de Rajahmundry, à 800 km de la zone principale des traps à Mahabaleshwa r (d’après S. Self et coll.): la plus longue coulée volcanique du monde? 28 Courtillot, 2009. 4 Points chauds, panaches, traps Topographie des environs du point triple et de la dépression de l’Afar (modèle numérique de terrain). Les principaux séismes récents sont indiqués. Ils marquent l’activité des rifts et des bordures de la dépression. Les hauts plateaux correspondent aux traps d’Ethiopie, de Somalie et du Yemen. La propagation vers l’Ouest du rift d’Aden et la propagation vers le Sud-Est du rift de la mer Rouge, et leur parcours dans la dépression de l’Afar sont indiqués par des flèches blanches (d’après Isabelle Manighetti et coll.). 21/11/2015 Tectonique_YMS 29 4 Points chauds, panaches, traps La courbe en blanc indique les positions prédites pour le point chaud de Hawaï, aux ages indiqués en millions d’années (avec des ellipses d’incertitude). Courtillot, 2009. 21/11/2015 Tectonique_YMS 30 4 Points chauds, panaches, traps Le super panache africain peut être divisé en plusieurs très grands panaches, indiqués par les lettres A à D sur cete carte et ces coupes tomographiques dues à Eléonore Stutzmann et coll. (échelles horizontales en degrés d’arc; 1° = 111 km). On y distingue des panaches de grande taille sous certains points chauds (Cap Vert, Marion) et des panaches fins en provenance du manteau inférieur (les échelles de profondeur sont en km) sous l’Islande et peut-être sous l’Afar et Kerguelen. 21/11/2015 Tectonique_YMS 31 4 Points chauds, panaches, traps 21/11/2015 Tectonique_YMS Grands traps de Sibérie. Leurs affleurements basaltiques actuels sont indiqués en brun foncé. Mais leurs extension originelle, il y a 250 millions d’années, correspond sans doute à la zone hachurée, bien plus vaste. On a notamment retrouvé les laves dans des forages sous des kilomètres de sédiments dans le bassin du Kazakhstan. Volume des laves entre 3 et 5 millions de km3. Courtillot, 2009. 32 4 Points chauds, panaches, traps 120 Ma 65-66 Ma 130 Ma 130 Ma Relation points chauds et traps dans les océans Indien et Atlantique, Courtillot, 2009 Traps du Groenland, point chaud d’Islande, 60 Ma Province magmatique de l’Atlantique central, 200 Ma Traps de Somalie, d’Ethiopie et du Yémen Traps de Sibérie, 250 Ma Trap d’Emeishan, 258 Ma Plateau d’Ontong-Java, 120 Ma Trap du Lesotho, 183 Ma Dwyka, 300 Ma 21/11/2015 Tectonique_YMS Mappemonde des plateaux basaltiques (traps), A. Nicolas, 2007 33 4 Points chauds, panaches, traps Seisms: Seulement 4 séismes ont légèrement dépassé la magnitude 9 durant les plus de 100 années où ils ont été enregistrées: Chili en 1960, Alaska en 1964, Sumatra en 2004 et Japon en 2011, Un séisme de magnitude 9 correspond à la rupture complète de la rigide, élastique et fragile partie de la plaque lithosphérique, Il est probable que la Terre ne peut pas produire un séisme de magnitude beaucoup plus haut que 9. 21/11/2015 Tectonique_YMS 34 5 Extinctions de masse Cambrien-Actuel: Extinctions de masse: Animaux à coquille Plantes terrestres Fougères Amphibiens Conifères Mammifères Plantes à fleurs Primates Préhominiens Poissons cuirassés Poissons osseux Insectes Reptiles Dinosaures Oiseaux Fin des dinosaures Epanouissement des Mammifères et des Ammonites 542 440 250 Paléozoïque 1 144 Mésozoïque 3 65 2 Millions d’années Cénozoïque Quaternaire Périodes 5 2 Plantes 1 Animaux 21/11/2015 Tectonique_YMS 35 5 Extinctions de masse Extinctions de masse majeures 1 1. 5 3 2 2. 4 3. 4. 5. 440 365 250 220 65 Fin Ordovicien (85 % des espèces) Milieu Dévonien (70 %) Fin Permien P/T (+90% des espèces) Fin Trias (20 %) Fin Crétacé (70 %) Mais il y a aussi eu de nombreuses extinctions de masse mineures Temps de récupération après une extinction massive: ~10 M.a. 21/11/2015 Tectonique_YMS 36 5 Extinctions de masse Loi d’échelle pour les objets extraterrestres s’écrasant sur la Terre: Une particule de 1 mm atteint la terre toutes les 30 secondes, Un objet de 1 m une fois par an, Un objet de 100 m (Meteor Crater en Arizona), une fois tous les 10000 ans, Un objet de 10 km de diamètre (cratère de Chicxulub au Mexique, ayant émis de 50 à 500 Gtonne de SO2) tous les 100 à 500 Ma. 90 km 21/11/2015 Tectonique_YMS 37 5 Extinctions de masse Volcanisme: Coulée du Laki: 15 km3 de lave, 0,1 Gtonne de SO2 émis en un an. Les épanchements d’Islande ou d’Afar se produisent tout au long des dorsales océaniques, Les super-volcans sont intermédiaires: > 1000 km3 de basalte, Traps de Columbia: 100 millions km3. Les grands traps sont formés par la fusion partielle de l’énorme tête de panaches issus des profondeurs du manteau. Les plus petits ne sont pas capables d’arriver jusqu’en surface. Les plus gros passent mais il existe une taille maximale qui est sans doute limitée par la quantité d’énergie disponible et la physique des couches du manteau impliquées. Cela explique pourquoi tous les traps ont en gros la même taille, entre 1 et 10 millions de km3 de basalte. Environ 10000 Gtonne de SO2 émis en un million d’années, Les traps se produisent environ tous les 30 Ma, ce qui correspond en gros à la fréquence des extinctions de masse. 21/11/2015 Tectonique_YMS 38 Traps: 5 Extinctions de masse Quatre traps ont jalonné l’ouverture de l’Atlantique et entraîné la brisure de la Pangée: – 200 Ma: Province magmatique de l’Atlantique central (CAMP), 7 millions de km2, le plus vaste trap du monde, créant le bassin de l’Atlantique central, – 180 Ma: ensemble Karoo-Ferrar, 2,5 millions de km3 de basalte, pourrait être couplé avec l’événement anoxique océanique qui a créé la roche mère « shiste cartons » du Toarcien dans la Tethys, – 130 Ma: ensemble Parana-Etendeka, naissance au grand bassin de l’Atlantique sud, – 60 Ma: traps du Groenland et des côtes anglo-norvégiennes (NATVP), naissance du bassin de l’Atlantique nord, Le nom de trap est généralement réservé aux formations continentales. D’autres objets volcaniques ont été trouvés au fond des océans (ex.: le plateau d’Ontong-Java, sud-ouest de l’Océan Pacifique), on les désigne sous le nom de « grandes provinces ignées » (LIP). Il est cependant possible de désigner tous les larges objets volcaniques sous le nom de trap, 21/11/2015 Tectonique_YMS 39 5 Extinctions de masse LIP: LIP de Karoo-Ferrar. Duncan et al., 1997* 21/11/2015 Tectonique_YMS 40 5 Extinctions de masse Traps: Le basalte émis par les traps est très susceptible à l’altération, sous l’effet des pluies acides chargées en acide carbonique, plus de dix fois plus qu’une autre roche affleurant sur les continents. La moitié du volume originel des traps peut ainsi être dissoute en un million d’années. Ceci pourrait expliquer que les plus anciens traps connus (Viluy-Yakutsk, Sibérie) soient datés de 350-370 Ma; mais il n’est pas exclu que l’on puisse encore en trouver de plus anciens, Suivant leur latitude (fréquence des pluies), leur altitude d’injection (atteinte de la stratosphère par les aérosols sulfatés), ou leur milieu (à l’air libre ou sous l’eau), l’impact climatique des traps peut être différent, Les grandes provinces ignées ont des effets considérablement atténués par la masse que représente les eaux océaniques dans lesquelles les gaz peuvent se dissoudre; on a à ce moment une anoxie océanique (les « schistes cartons » du Toarcien), pas une extinction de masse. 21/11/2015 Tectonique_YMS 41 5 Extinctions de masse* Les différents cycles de l’histoire naturelle. 21/11/2015 Tectonique_YMS 42 5 Extinctions de masse Majorque, falaise de Capo Blanco, récif corallien du Miocène (d’après Pomar et al., 1991 à 1999) 110 m 21/11/2015 Façade Ouest Tectonique_YMS 43 Façade Sud 5 Extinctions de masse* Courtillot, 2009 Anoxie océanique TethysÎ roche mère « schistes cartons » du Toarcien* 21/11/2015 Tectonique_YMS 44 5 Extinctions de masse* Mécanisme d’injection d’aérosols sulfatés dans l’atmosphère et jusqu’à la troposphère. Courtillot, 2009. 21/11/2015 Tectonique_YMS 45 5 Extinctions de masse* Relation superchrons-extinctions de masse Evolution de la fréquence des inversions du champ magnétique et extinctions massives depuis 550 millions d’années (Courtillot et P. Olson). 21/11/2015 Tectonique_YMS 46 5 Extinctions de masse* Rouge-gorge familier, espèce en voie de disparition* 6e extinction de masse? Selon les dernières estimations d'une équipe pluridisciplinaire de chercheurs français, ce ne serait pas 1,3 % mais 7 % de la biodiversité terrestre qui aurait disparu, soit environ 130 000 des espèces déjà connues. Le rythme d’extinction des espèces serait actuellement 100 fois supérieur à ce qu’il était au 17e siècle, Si cette tendance se poursuit, dans quatre siècles, la Terre aura perdu 80 % de ses espèces, Î Une 6e extinction de masse due à l’action humaine? Kolbert, 2015 21/11/2015 Tectonique_YMS 47 5 Extinctions de masse* 6e extinction de masse? Eviter une idéologie destructive et obscurantiste Causes: destruction d’habitat; environnement Remèdes Chasse/ pêche extensives/ trafiquants d’animaux sauvages* Réglementations nationales, européennes et mondiales: quotas, périodes, espèces protégées, parcs naturels, zoos, réintroductions, etc… Bétonnage* Réglementations nationales: refuges, réhabilitation, etc… Déforestation Réglementations nationales, européennes et mondiales: lutte contre la déforestation sauvage, espèces protégées, parcs naturels, refuges, réhabilitation, etc… Changements climatiques Ils ont toujours eu lieu, par causes naturelles. Les GES (CO2, CH4) d’origine anthropique sont-ils en cause? Acidification océanique Lutter intelligemment (sans pénaliser lourdement et sans bonnes raisons l’économie) contre les émissions de CO2 d’origine humaine: économies d’énergie*, centrales nucléaires, progrès technologiques (rendement, nouvelles technologies) Insecticides/ pesticides Réglementations nationales, européennes et mondiales: OGM? 21/11/2015 0rang Outan (Indonésie) Tectonique_YMS 48 5 Extinctions de masse 6e extinction de masse? Un exemple d’actions de protection de l’ONG Wildlife Conservation Society (WCS) au Cambodge* 21/11/2015 Tectonique_YMS 49 5 Extinctions de masse 6e extinction de masse? Un exemple de mise en place de projets environnementaux par l’UE au Cambodge: reforestation* 21/11/2015 Tectonique_YMS 50 6 Conclusions Notre Terre est un système complexe, aux multiples enveloppes aux propriétés si différentes, Les évolutions du noyau et de l’atmosphère sont couplées, Le manteau, qui occupe le plus gros volume (84 %) et la plus grosse masse de la planète, est le régulateur principal de la machine, Trois couches limites se sont formées, un «triple vitrage» isolant, pour ralentir le refroidissement, Entre ces vitrages, les deux parties du manteau convectent efficacement, De part et d’autre, noyau et atmosphère convectent aussi vigoureusement. Courtillot, 2009 21/11/2015 Tectonique_YMS 51 6 Conclusions Le manteau turbulent est flanqué de deux «océans» (atmosphère et noyau interne) fluides très dynamiques, Le double système du manteau communique, et impose à l’ensemble un rythme dont l’unité de mesure se chiffre en centaines de M.a., Les deux modes de convection, celui qui s’exprime par la tectonique des plaques et celui qui s’exprime par une hiérarchie de panaches, se partagent le travail de refroidissement. Courtillot, 2009 21/11/2015 Tectonique_YMS 52 6 Conclusions Le mode de la tectonique des plaques et de la convection du manteau supérieur domine en général, dans l’espace et dans le temps, Mais il existe quelques moments, relativement brefs géologiquement, au cours desquels le flux de lave apporté par certains panaches à la surface est bien supérieur à celui qui produit la croûte basaltique tout au long des dorsales océaniques. Pendant ces moments, les panaches sont l’«opérateur principal» des bilans de matière et de chaleur sur la terre, Ils sont alors aussi les principaux moteurs des révolutions des espèces, où c’est le plus chanceux qui survit, Le manteau contrôle l’extraction de la chaleur du noyau et, partant, le fonctionnement de la dynamo et la production des inversions du champ magnétique, La Terre entière est soumise aux grands cycles de Wilson (cycles des supercontinents), du noyau à la biosphère, Les panaches forment un lien essentiel entre eux. Courtillot, 2009 21/11/2015 Tectonique_YMS 53 21/11/2015 Tectonique_YMS 54 7 Références • • • • • • Courtillot, Vincent. Nouveau voyage au centre de la terre, Odile Jacob, 2009. Dossier Pour la science, avril 2010. Duncan,, R.A., Hooper, P.R., Rehacek, J., Marsh, J.S., Duncan, A.R. The timing and duration of the Karoo igneous event, Southern Gonwana. Journal of Geophysical Researh, Vol. 102, No B8, p. 18,127-18,138, August 10, 1997. Kolbert, Elizabeth. La 6e extinction. Comment l’homme détruit la vie. Vuibert, 2015. Nicolas, A. Futur empoisonné, Belin, 2007. Sabouraud, Christiane; Blanc, Annie; Cabanes, Nelly; Gaudant, Jean; Mattauer, Maurice; Tocreau Sophie. Guide de la géologie en France. Belin, 2004. 21/11/2015 Tectonique_YMS 55
