Foraminifères planctoniques , tels que ceux collectés dans le golfe du Mexique, forment la base de nombreuses chaînes alimentaires marines et aquatiques. A la mort, leurs squelettes se déposent sur le fond marin pour former des roches sédimentaires telles que le calcaire et la craie. Pressés ensemble en quantité suffisante, une telle roche sédimentaire pourrait avoir un effet lubrifiant sur le mouvement des plaques continentales. Crédit :Randolph Femmer, USGS
Une nouvelle étude de l'Université du Texas à Austin a démontré un lien possible entre la vie sur Terre et le mouvement des continents. Les résultats montrent que les sédiments, qui est souvent composé de morceaux d'organismes morts, pourrait jouer un rôle clé dans la détermination de la vitesse de dérive des continents. En plus de remettre en question les idées existantes sur la façon dont les plaques interagissent, les résultats sont importants car ils décrivent des mécanismes de rétroaction potentiels entre le mouvement tectonique, le climat et la vie sur Terre.
L'étude, publié le 15 novembre dans Lettres des sciences de la Terre et des planètes , décrit comment les sédiments se déplaçant sous ou subductant sous les plaques tectoniques pourraient réguler le mouvement des plaques et peuvent même jouer un rôle dans la montée rapide des chaînes de montagnes et la croissance de la croûte continentale.
La recherche a été dirigée par Whitney Behr, chercheur à la Jackson School et professeur à l'ETH Zurich en Suisse, et co-écrit par Thorsten Becker, professeur à l'UT Jackson School of Geosciences et chercheur à son Institut de géophysique (UTIG).
Les sédiments sont créés lorsque le vent, l'eau et la glace érodent la roche existante ou lorsque les coquilles et les squelettes d'organismes microscopiques comme le plancton s'accumulent sur le fond marin. Les sédiments entrant dans les zones de subduction sont connus depuis longtemps pour influencer l'activité géologique telle que la fréquence des tremblements de terre, mais jusqu'à présent, on pensait qu'il avait peu d'influence sur le mouvement continental. C'est parce que la vitesse de subduction était censée dépendre de la résistance de la plaque de subduction lorsqu'elle se plie et glisse dans le manteau visqueux, la couche semi-fondue de roche sous la croûte terrestre. Le mouvement continental est entraîné par une plaque qui s'enfonce sous une autre donc, dans ce scénario, la force de la partie de la plaque tirée dans le manteau terrestre (et l'énergie nécessaire pour la plier) serait le principal contrôle de la vitesse du mouvement de la plaque, avec des sédiments ayant peu d'effet.
Cependant, des recherches antérieures impliquant des scientifiques de l'UTIG avaient montré que les plaques de subduction pouvaient être plus faibles et plus sensibles à d'autres influences qu'on ne le pensait auparavant. Cela a conduit les chercheurs à rechercher d'autres mécanismes susceptibles d'avoir un impact sur la vitesse des plaques. Ils ont estimé comment différents types de roche pourraient affecter l'interface des plaques - la limite où les plaques de subduction se rencontrent. Une modélisation ultérieure a montré que la roche constituée de sédiments peut créer un effet lubrifiant entre les plaques, accélération de la subduction et augmentation de la vitesse de la plaque.
Les hautes chaînes de montagnes telles que les Andes se forment près des zones de subduction où une plaque est forcée sous une autre. L'érosion des montagnes et la subduction des fonds marins pourraient être des éléments d'un mécanisme d'autorégulation modulant la vitesse du mouvement continental. Crédit :Nicolas Prieto sur Unsplash
Ce mécanisme pourrait déclencher une boucle de rétroaction complexe. Au fur et à mesure que la vitesse de la plaque augmente, il y aurait moins de temps pour que les sédiments s'accumulent, ainsi la quantité de sédiments subductifs serait réduite. Cela conduit à une subduction plus lente, ce qui peut permettre aux montagnes de se développer aux limites des plaques, car la force des deux plaques se heurtant l'une à l'autre provoque un soulèvement. À son tour, l'érosion de ces montagnes par le vent, l'eau et d'autres forces peuvent produire plus de sédiments qui retournent dans la zone de subduction et relancent le cycle en augmentant la vitesse de subduction.
"Les mécanismes de rétroaction servent à réguler les vitesses de subduction de manière à ce qu'elles ne "s'emballent" pas avec des vitesses extrêmement rapides, " a déclaré Behr.
Le nouveau modèle de Behr et Becker offre également une explication convaincante des variations trouvées dans la vitesse de la plaque, comme l'accélération spectaculaire de l'Inde vers le nord il y a quelque 70 millions d'années. Les auteurs proposent qu'alors que l'Inde traversait des mers équatoriales grouillantes de vie, une abondance de roche sédimentaire formée par la matière organique se déposant sur le fond marin a créé un effet lubrifiant dans la plaque de subduction. La marche de l'Inde vers le nord s'est accélérée, passant de 5 centimètres par an (environ 2 pouces) à 16 centimètres par an (environ 6 pouces). Au fur et à mesure que le continent accélérait, la quantité de sédiments subduits diminuait et l'Inde ralentissait avant de finalement entrer en collision avec l'Asie.
Behr et Becker suggèrent que ces mécanismes de rétroaction auraient été très différents au début de la Terre avant la formation des continents et l'émergence de la vie. Bien que leur modèle n'examine pas les origines de ces mécanismes de rétroaction, cela soulève des questions convaincantes sur l'interaction entre le mouvement continental et la vie sur Terre.
"Ce qui devient clair, c'est que l'histoire géologique de la plaque entrante compte, " dit Becker, qui détient également la Chaire distinguée Shell en géophysique à l'UT. "Nous devrons étudier plus en détail comment ces processus de rétroaction possibles peuvent fonctionner."
