La dérive des continents est un concept familier à beaucoup, faisant référence au mouvement des continents terrestres dû au déplacement des plaques tectoniques sur des millions d'années, divisant un supercontinent s'étendant sur le globe dans la configuration que nous voyons aujourd'hui. Parallèlement à cela, de plus petits mouvements de masse terrestre ont ouvert des voies maritimes, affectant les modèles de circulation océanique et le climat.

Un tel événement au Paléogène (il y a 66 à ~23 millions d'années, Ma) a conduit à une connexion océanique entre l'océan Néotéthys, situé au nord de l'Inde et de l'Australie, et l'océan Arctique polaire. Cette importante voie maritime peu profonde est connue sous le nom de voie maritime de Sibérie occidentale.

Les mécanismes par lesquels cette voie maritime s'est formée font l'objet de nouvelles recherches, publiées dans Earth and Planetary Science Letters. . Le Dr Eivind Straume, du NORCE Norwegian Research Centre AS et du Bjerknes Center for Climate Research, Norvège, et ses collègues se sont tournés vers l'influence du manteau terrestre pour étudier comment son écoulement et ses forces résultant de la topographie de surface (connue sous le nom de topographie dynamique) ont eu un impact sur la voie maritime. l'évolution et les implications paléoenvironnementales de celle-ci.

Le Dr Straume explique l'importance de ce projet et ce qui a initialement suscité l'intérêt de l'équipe pour ce lien :"Je m'intéresse au lien entre l'évolution topographique et les changements climatiques, en particulier les conséquences de l'ouverture et de la fermeture des portes océaniques stratégiques.

"Explorer le lien avec la Terre profonde, ce que nous faisons ici, est peut-être ce qui m'a le plus intrigué dans ce projet. Il met en évidence comment certaines des interactions postulées entre l'intérieur de la Terre, la surface solide et l'océan/l'atmosphère deviennent de plus en plus accessibles aux analyses quantitatives. exploration.

"Les résultats de cet article montrent que la dynamique de l'intérieur de la Terre pourrait avoir influencé l'élévation de la surface dans des endroits où elle a probablement contribué à des changements dans la circulation océanique, la biogéographie et le climat. Les changements passés de la topographie et les mécanismes qui provoquent ces changements sont important pour comprendre les changements climatiques aux échelles de temps géologiques (sur des millions d'années)."

Pour ce faire, le Dr Straume a numérisé des cartes paléogéographiques et d'autres données disponibles de l'Eurasie, de l'Arabie et de l'Afrique du Nord afin de générer des modèles numériques d'élévation de la topographie passée, en les comparant à de nouveaux modèles de formation dynamique de la topographie au cours du même intervalle de temps. De plus, l'équipe a saisi des données sédimentologiques de terrain pour limiter les limites de la voie maritime de Sibérie occidentale, ainsi que des données biologiques pour indiquer la migration des espèces à travers les masses continentales, indiquant ainsi quand la voie maritime était ouverte ou fermée.

En explorant le processus plus en détail, le Dr Straume révèle comment l'équipe a pu reconstruire la topographie à des échelles de temps géologiques :« Les cartes sont numérisées séparément pour chacune des plaques tectoniques sur lesquelles nous nous sommes concentrés dans cette étude, sur la base de cartes tectono-sédimentaires-palinspastiques. et d'autres données disponibles.

"Les contours de chaque unité géologique ont été dessinés manuellement, créant des polygones individuels pour chaque unité pour chaque tranche de temps géologique. Par la suite, nous avons attribué des élévations aux unités, les avons fusionnées dans une grille couvrant la région d'intérêt et modélisé les changements entre les temps. où nous ne disposons pas de données. Les cartes sont relativement précises à plus grande échelle, cependant, il existe des incertitudes considérables au niveau régional, à la fois dans le temps et dans l'espace, que nous avons tenté de minimiser en considérant également d'autres données et le contexte tectonique et géodynamique. "

Les reconstructions montrent que l'Eurasie était recouverte par une voie maritime peu profonde à l'Éocène (56-33,9 Ma), tandis que l'Arabie était également inondée par une mer épicontinentale (intérieure) à cette époque jusqu'à ce qu'elle devienne terrestre à la fin du Miocène (~ 11,6 Ma). La collision de l’Eurasie et de l’Arabie a finalement conduit à la fermeture de la voie maritime de Téthys ~20 Ma, un passage profond qui reliait les océans Atlantique et Indo-Pacifique. Les modèles modernes de circulation océanique découlent de cette fermeture, affectant le transfert de chaleur, de nutriments et de masses d'eau à l'intérieur et à travers les bassins océaniques, de l'équateur aux pôles.

"La fermeture de la voie maritime de Téthys était importante pour la circulation océanique dans le sens où elle limitait le transport de l'océan Indien vers l'océan Atlantique, ce qui pourrait influencer la force de la circulation méridionale de retournement de l'Atlantique et ainsi avoir un impact sur le climat à l'échelle mondiale", explique le Dr Straume.

"S'il n'avait pas été fermé, l'ouverture de l'Atlantique aurait pu être plus faible qu'elle ne l'est aujourd'hui. De plus, elle a probablement eu un certain impact sur le développement des moussons asiatiques de type moderne. La fermeture a également formé un pont terrestre que les mammifères ont traversé en jouant. un rôle dans leur dispersion biogéographique à travers l'Afrique du Nord, l'Arabie et l'Eurasie."

Le Dr Straume et ses collègues ont étudié le rôle de la convection du manteau pour expliquer ces changements en utilisant les mesures actuelles de tomographie sismique (imagerie de l'intérieur de la Terre à l'aide d'ondes sismiques provenant de tremblements de terre et d'explosions) et les vitesses des mouvements des plaques lithosphériques. Ceux-ci ont ensuite été utilisés pour « travailler à rebours » et déterminer les anomalies de densité dans le manteau au fil du temps, qui pourraient être liées à la topographie dynamique.

L'équipe de recherche suggère qu'il existe un bon niveau de confiance pour les reconstructions du manteau tout au long du Cénozoïque, mais celui-ci diminue avec le temps géologique et limite ainsi l'utilisation de cette technique plus loin dans le Phanérozoïque et au-delà.

Le Dr Straume suggère :« Le niveau de confiance pour les reconstructions du manteau et la topographie paléodynamique correspondante diminue rapidement avec le temps. Il est difficile de fournir une mesure quantitative de cette incertitude, mais en général, tout ce qui se fait avant environ 60 Ma n'est pas très fiable. La densité du manteau devient plus stratifiée et les vitesses d'écoulement diminuent plus en arrière dans le temps. De plus, les régions qui connaissent aujourd'hui un panache d'upwelling/manteau actif peuvent devenir peu fiables plus tôt parce que l'advection vers l'arrière ne tient pas compte de la durée pendant laquelle cela a été actif. "

Cependant, les scientifiques ont trouvé une corrélation distincte entre les événements topographiques dynamiques et les changements paléogéographiques dans la voie maritime de Sibérie occidentale, ainsi qu'en Eurasie, avec des anomalies topographiques paléodynamiques négatives par rapport aux topographies dynamiques modernes.

Selon la modélisation, la mer eurasienne de Sibérie occidentale était jusqu'à 800 m plus basse à l'Éocène qu'aujourd'hui. Cela indique le rôle que la convection mantellique a pu jouer dans la transformation des paysages marins et terrestres de la Terre, avec une remontée d'eau sous l'Eurasie et une subduction sous la mer de Téthys. Ils ont en outre exploré le rôle de l'eustache, le changement du niveau de la mer dû au soulèvement ou à l'affaissement des terres, pour expliquer l'ouverture de la voie maritime de Sibérie occidentale, mais ont déterminé que cela n'aurait pas pu agir à lui seul pour produire la voie maritime.

Comprendre l'ouverture et la fermeture des anciennes voies maritimes est important en raison de ses implications pour l'océanographie et la dispersion biogéographique des organismes à la fois dans l'océan et à travers les masses terrestres.

Les changements dans les modèles de circulation océanique peuvent avoir eu des conséquences significatives sur le transport de chaleur des tropiques vers les pôles au cours de l'une des périodes les plus chaudes des 66 derniers millions d'années, le maximum thermique Paléocène-Éocène, et une voie maritime ouverte de Sibérie occidentale aurait pu contribuer à ce transport de chaleur à l'époque.

Plus d'informations : Eivind O. Straume et al, Impact de la convection du manteau et de la topographie dynamique sur la paléogéographie cénozoïque de l'Eurasie centrale et de la voie maritime de Sibérie occidentale, Earth and Planetary Science Letters (2024). DOI :10.1016/j.epsl.2024.118615

Informations sur le journal : Lettres scientifiques de la Terre et des planètes

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