Découverte d’une nouvelle méthode pour étudier la formation des Andes

Grâce au développement d’une nouvelle méthode, des chercheurs de l’Université de Copenhague pourraient être en mesure de répondre à plusieurs questions géologiques qui sont toujours en suspens et en savoir plus sur les grands mystères de notre planète et de son évolution. Avant d’en arriver là, ils se sont d’abord focalisés sur l’évolution géologique de la plus longue chaîne montagneuse du monde : les Andes. C’est en utilisant cette nouvelle méthode de recherche géologique qu’ils ont pu déterminer comment s’est formée cette immense chaîne de montagnes…

En effet, à l’aide d’une nouvelle méthode mise au point par un des chercheurs de l’Université de Copenhague, l’équipe a commencé à étudier de près la plaque tectonique sur laquelle repose la Cordillère des Andes. Ils ont alors découvert de nouveaux éléments expliquant comment cette chaîne de montagnes colossale a pu émerger de l’intérieur de la Terre. Les résultats de l’étude sont publiés dans la Revue Earth and Planetary Science Letters.

La cordillère des Andes – plus longue chaîne de montagnes continentale du monde – s’étend sur 8 900 kilomètres, le long de la bordure ouest de l’Amérique du Sud, et mesure jusqu’à 700 kilomètres de large. Elle traverse un total de sept pays, à partir du Venezuela, en passant par la Colombie, l’Équateur, le Pérou, la Bolivie et en terminant son parcours en Patagonie, dans le sud du Chili et de l’Argentine.

Les plaques tectoniques, qui recouvrent la surface de la Terre, se déplacent de quelques centimètres chaque année (à peu près au même rythme que nos ongles poussent). Ces plaques peuvent parfois accélérer ou ralentir soudainement. En utilisant leur nouvelle méthode, les chercheurs ont pu obtenir des estimations plus précises sur l’ampleur et la fréquence des changements de vitesse des plaques dans le passé.

La lithosphère, couche mobile la plus superficielle de la Terre, est divisée en un petit nombre de plaques rigides en déplacement sur l’asthénosphère, partie du manteau terrestre située immédiatement en-dessous. Cette structuration contrôle des phénomènes géologiques comme les tremblements de Terre ou le volcanisme. Elle influence aussi le climat de notre planète (notamment via les massifs montagneux et le cycle long du carbone) et a joué un rôle essentiel dans l’apparition et l’évolution de la vie (modification de l’atmosphère, création et dérive des continents).

En s’intéressant de près au cas de la Cordillère des Andes, les nouveaux calculs des chercheurs démontrent que la plaque sud-américaine a soudainement et spectaculairement changé de vitesse et ralenti à deux reprises significatives au cours des 15 derniers millions d’années. Ce ralentissement peut alors avoir contribué à l’élargissement de cette immense chaîne montagneuse.

« Dans les périodes jusqu’aux deux ralentissements, la plaque immédiatement à l’ouest, la plaque de Nazca, s’est enfoncée dans les montagnes et les a comprimées, les faisant grandir. Ce résultat pourrait indiquer qu’une partie de la gamme préexistante a agi comme un frein à la fois sur la plaque de Nazca et sur la plaque sud-américaine. Au fur et à mesure que les plaques ralentissaient leur vitesse, les montagnes s’élargissaient à la place », explique Valentina Espinoza, auteure principale et doctorante au Département de géosciences et de gestion des ressources naturelles.

Comment expliquer le ralentissement de la plaque sud-américaine ?

D’après les résultats de l’étude, la plaque sud-américaine a ralenti de 13% au cours d’une période qui s’est produite il y a 10 à 14 millions d’années, et de 20% au cours d’une autre période il y a 5 à 9 millions d’années. D’après l’échelle des temps géologiques, ces changements sont très rapides et abrupts.

Il y aurait deux raisons principales à ces ralentissements soudains. D’une part, les chercheurs proposent l’hypothèse selon laquelle l’interaction entre l’expansion des montagnes et la vitesse plus faible des plaques est due à un phénomène dénommé délamination. Cela signifie qu’une grande partie de la matière instable sous les Andes s’est détachée et a coulé dans le manteau terrestre, provoquant des réajustements majeurs dans la configuration de la plaque.

Ainsi, selon cette hypothèse, les Andes ont été amenés à changer de forme et se sont développés latéralement. C’est au cours de ces périodes que la chaîne de montagnes s’est étendue au Chili, à l’ouest, et en Argentine, à l’est. Au fur et à mesure que la plaque accumulait plus de matériaux de montagne et devenait plus lourde, le mouvement de la plaque ralentissait.

“Si cette explication est la bonne, elle nous en dit long sur la façon dont cette immense chaîne de montagnes est née. Mais il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas. Pourquoi est-elle devenue si grande ? A quelle vitesse s’est-elle formée ? Comment la chaîne de montagnes se maintient-elle? Et finira-t-elle par s’effondrer ?” s’interroge Valentina Espinoza.

D’autre part, les chercheurs ont émis une seconde hypothèse possible selon laquelle le ralentissement de la plaque pourrait être causé par un changement dans le flux de chaleur de l’intérieur de la Terre – connu sous le nom de convection – qui s’est déplacé dans la couche visqueuse la plus élevée du manteau sur laquelle flottent des plaques tectoniques.

Une nouvelle méthode standard ?

Cette nouvelle méthode de calcul des changements de mouvement des plaques tectoniques fournit des estimations avec une précision sans précédent. Elle utilise des données géologiques à haute résolution utilisées en général pour calculer le mouvement des plaques les unes par rapport aux autres. Cependant, dans cette nouvelle méthode, ces mêmes données sont utilisées pour calculer les changements dans le mouvement des plaques par rapport à la planète elle-même.

L’équipe de chercheurs pense qu’elle pourrait devenir une méthode standard. “Cette méthode peut être utilisée pour toutes les plaques, tant que des données à haute résolution sont disponibles. J’espère qu’une telle méthode sera utilisée pour affiner les modèles historiques de plaques tectoniques et améliorer ainsi les chances de reconstruire des phénomènes géologiques qui restent flous pour nous” assure Giampiero Iaffaldano, tout en ajoutant que: “Si nous pouvons mieux comprendre les changements qui se sont produits dans les mouvements des plaques au fil du temps, nous pouvons avoir une chance de répondre à certains des plus grands mystères de notre planète et de son évolution. Nous en savons encore si peu sur, par exemple, la température de l’intérieur de la Terre, ou à peu près quand les plaques ont commencé à bouger. Notre méthode peut très probablement être utilisée pour trouver des pièces pour ce grand puzzle.”
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