Deux failles majeures viennent d’être détectées sous une plaque tectonique, au sud-est de l’Iran. Leur configuration inhabituelle éclaire la fermeture progressive d’un océan et la rupture d’une plaque, offrant aux géologues un laboratoire naturel rare pour observer les mécanismes profonds de la Terre en pleine action.
La Terre évolue en permanence, même si les déplacements des plaques tectoniques restent presque imperceptibles à l’échelle humaine. Sur des millions d’années, ces mouvements produisent d’importantes transformations de la surface, comme la formation de montagnes, l’ouverture des océans, puis leur disparition.
Une équipe de chercheurs, dirigée par l’Académie chinoise des sciences, a détecté deux grandes fissures dans la plaque arabique, sous le sud-est de l’Iran.
Publié dans Nature Geoscience, le travail décrit un phénomène géologique rare: deux modes distincts de rupture apparaissent dans une même plaque tectonique.
Pourquoi la plaque tectonique se fragmente-t-elle?
Ces cassures proviennent des écarts de composition et de densité entre les roches qui forment la plaque.
Une partie correspond à une ancienne région océanique, appartenant au Neo-Téthys disparu. Cette lithosphère océanienne est faite de roches basaltiques, plus denses et relativement minces; elles glissent sous une autre plaque par subduction.
La zone continentale, elle, rassemble des roches plus épaisses, moins denses et proches du granite. Elles résistent mieux à la subduction et contribuent à l’édification de montagnes lors des collisions avec d’autres plaques.
Cet écart entre les deux matériaux favorise le morcellement de la plaque.
Deux fractures identifiées grâce aux ondes sismiques
Pour analyser la structure géologique en profondeur, l’équipe s’est appuyée sur un réseau de 69 stations de surveillance sismique.
Ces équipements ont capté des ondes issues de séismes éloignés entre mars 2017 et septembre 2018. La vitesse des ondes sismiques dépendant de la température et de la densité des roches traversées, les chercheurs ont pu reconstituer une image souterraine.
Les relevés ont mis en évidence deux brèches bien distinctes:
- Une première brèche horizontale, localisée dans la zone de transition entre la région de collision des Zagros et la zone de subduction de Makran.
- Une seconde brèche orientée verticalement, plus proche de la surface et située près de la fosse de Makran.
Les scientifiques estiment que la plaque océanique, dans la région de Makran, descend à des profondeurs d’au moins 450 kilomètres. Dans la zone de collision des Zagros, la plaque continentale ne dépasse pas 300 kilomètres.
Cette divergence de comportement accentue la rupture et l’isolation de certaines portions de la plaque.
L’un des aspects les plus remarquables du travail est la possibilité que les deux brèches finissent par se rejoindre.
Une fenêtre sur la disparition des océans
Cette observation révèle l’un des processus fondamentaux de l’évolution terrestre: le passage de la subduction océanique à la collision continentale.
Il fait partie du Cycle de Wilson, un modèle géologique décrivant la naissance, l’expansion puis la disparition des océans sous l’effet des déplacements des plaques.
L’ancien océan Neo-Téthys illustre ce mécanisme: il a disparu à mesure que les plaques se déplaçaient et que les continents se heurtaient.
Pour les géologues, repérer deux brèches semblables dans une même zone constitue une chance rare d’analyser les derniers stades de la fermeture d’un océan.
Même si leur réunion éventuelle peut demander des millions d’années, les données actuelles apportent des éléments nouveaux sur les mécanismes qui façonnent en continu la planète.