En 1869, lorsque le géologue John Wesley Powell a exploré le Grand Canyon, il a remarqué une omission flagrante dans les parois rocheuses. Une couche de roche datant d’à peine 520 millions d’années reposait directement sur d’anciennes roches vieilles de 1,4 à 1,8 milliard d’années. Quelque part entre les deux, jusqu’à un milliard d’années d’histoire de la Terre s’était volatilisé.
Les scientifiques appellent cette lacune massive dans les archives géologiques de la Terre la « Grande Discordance ». Ce phénomène ne s’observe pas seulement en Amérique du Nord, mais partout sur la planète. Ces couches manquantes représentent une période allant de plusieurs millions à plus d’un milliard d’années.
Plus d’un milliard d’années ont tout simplement disparu, un vide d’autant plus fascinant qu’il se situe à une période charnière de l’histoire de la Terre, au moment où la planète passait de son état primitif à la configuration moderne que nous lui connaissons aujourd’hui.
Les géologues ont longtemps débattu de ce qui avait pu décaper une telle quantité de croûte terrestre. L’une des théories les plus populaires, avancée en 2019, pointait du doigt la « Terre boule de neige ». Cette hypothèse suggère qu’il y a environ 700 millions d’années, des glaciers massifs ont enveloppé le globe d’un pôle à l’autre. En s’étendant puis en se retirant, ces gigantesques calottes glaciaires étaient censées avoir littéralement rasé la roche pour aller la déverser dans les océans primitifs.
Cependant, une nouvelle étude vient bousculer cette explication glaciaire.
Un changement tectonique dans notre compréhension
Une équipe internationale de scientifiques, dirigée par Rong-Ruo Zhan de l’Université du Nord-Ouest en Chine, a présenté de nouvelles preuves désignant un coupable tectonique bien plus ancien. Les chercheurs affirment que la Grande Discordance a en réalité été sculptée par la naissance et la mort violentes d’anciens supercontinents.
Pour percer ce mystère, l’équipe s’est rendue sur cinq sites différents dans le nord de la Chine afin d’y prélever des échantillons d’anciennes roches du socle. Ils ont plongé au cœur de l’histoire thermique de ces roches, en utilisant de multiples méthodes de datation pour retracer comment et quand la croûte s’est refroidie et déplacée. Ils se sont plus particulièrement penchés sur des cristaux microscopiques et incroyablement résistants appelés zircons.
En analysant la désintégration radioactive au sein de ces cristaux anciens — notamment grâce à des techniques de pointe comme la datation uranium-plomb (U-Pb) sur zircon et la thermochronologie (U-Th)/He — l’équipe a pu retracer avec précision l’évolution thermique et les mouvements de la croûte terrestre sur des milliards d’années.
Le supercontinent Columbia
Leurs données ont révélé une chronologie fascinante. La période la plus intense d’érosion et d’exhumation crustale — le processus par lequel les roches enfouies sont poussées vers la surface de la Terre — ne s’est pas produite pendant l’ère de la Terre boule de neige. Elle a eu lieu bien plus tôt, entre 2,1 et 1,6 milliard d’années avant notre ère.
Cette fenêtre temporelle plus ancienne correspond parfaitement à l’assemblage de Columbia, l’un des tout premiers supercontinents de la Terre.
L’apport majeur de ces travaux est de démontrer que l’exhumation des roches métamorphiques et ignées de la croûte moyenne dans le nord de la Chine s’est principalement produite entre 2,1 et 1,6 milliard d’années, et que le moment exact de cette exhumation varie d’un continent à l’autre, a expliqué Nicholas Christie-Blick, professeur émérite à l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’Université de Columbia, dans un courriel adressé à 404 Media.
L’équipe a découvert que les immenses forces tectoniques impliquées dans la collision des masses terrestres lors de la formation de Columbia ont propulsé des quantités massives de roches vers la surface, où elles ont fini par être érodées.
Des discordances plurielles
Cette nouvelle chronologie remet en cause l’idée selon laquelle un événement mondial unique aurait effacé les archives géologiques. Si l’érosion s’est produite à des moments radicalement différents selon les endroits, il est impossible d’en imputer la responsabilité à une seule période glaciaire.
Les chercheurs soulignent d’ailleurs que le Grand Canyon recèle lui-même des indices qui fragilisent la théorie de la Terre boule de neige. Dans sa partie orientale, les géologues ont trouvé des couches de roches préservées datant exactement de l’époque où les glaciers de la Terre boule de neige étaient censés broyer implacablement la croûte terrestre.
Comme le notent les auteurs de l’étude, cette roche préservée en dit long sur la faiblesse de l’hypothèse de la « Terre boule de neige » en tant qu’agent d’érosion dans cette région. De plus, à travers d’autres cratons comme la marge du Congo en Namibie, des chercheurs ont documenté seulement quelques dizaines de mètres d’érosion sous la surface glaciaire.
Plutôt qu’un effacement global et unifié, la Terre a très probablement connu plusieurs événements d’effacement régionaux. Une étude de 2020 portant sur le pic Pikes dans le Colorado avait abouti à une conclusion similaire. Les chercheurs y avaient découvert que des roches plus anciennes avaient été poussées vers la surface et érodées avant même le début des glaciations de la Terre boule de neige. Ils avaient alors lié la discordance nord-américaine à la fragmentation d’un autre supercontinent, Rodinia, il y a environ 700 à 800 millions d’années.
Nous nous retrouvons avec une caractéristique qui semble identique à travers le monde alors qu’en réalité, il y a pu y avoir de multiples grandes discordances, au pluriel, expliquait à l’époque le Dr Rebecca Flowers, auteure principale de l’étude de 2020. Il sera peut-être nécessaire de changer notre vocabulaire si nous voulons appréhender la Grande Discordance comme un phénomène plus complexe, s’étant formé à des moments différents, dans des lieux différents et pour des raisons différentes.
Un constat que partage Nicholas Christie-Blick : la surface peut sembler globale, mais sa signification varie, a-il ajouté lors de son entrevue avec 404 Media.
Le lien avec le Cambrien
Déconnecter la Grande Discordance de la Terre boule de neige modifie également notre conception de l’évolution de la vie complexe.
Pendant des années, les scientifiques ont supposé que cet événement d’érosion massive avait directement déclenché l’explosion cambrienne, cette véritable renaissance biologique survenue il y a environ 530 millions d’années, au cours de laquelle la plupart des grandes familles d’animaux sont soudainement apparues sur Terre.
L’ancienne théorie suggérait que les glaciers de la Terre boule de neige avaient raclé des quantités astronomiques de nutriments sur les continents pour les déverser dans les océans, fertilisant ainsi cette soudaine explosion de vie complexe.
Mais si l’essentiel de l’érosion s’est en réalité produit un milliard d’années plus tôt, pendant le cycle du supercontinent Columbia, ce récit particulièrement arrangeant s’effondre.
Cette conclusion n’est donc pas surprenante, a précisé Nicholas Christie-Blick. Il est simplement très satisfaisant d’avoir pu démontrer, dans un exemple jusqu’ici moins documenté (le nord de la Chine), que cette chronologie n’a pas grand-chose à voir avec la glaciation du Protérozoïque supérieur (720-635 millions d’années) ou l’émergence des animaux au Cambrien.
La Terre est une machine dynamique dont l’histoire est rarement simple. Si les glaciers de la Terre boule de neige et la montée des océans de la période cambrienne ont indéniablement contribué à user la surface de la planète, ils n’ont fait qu’apporter la touche finale à un travail amorcé des milliards d’années auparavant par le mouvement des plaques tectoniques.
Alors que les chercheurs continuent de sonder ces chapitres manquants des temps profonds, ils nous rappellent que l’histoire de notre planète s’écrit tout autant dans les roches qui manquent que dans celles qui subsistent.
Ces découvertes ont été publiées dans les Proceedings of the National Academy of Sciences.
Source : zmescience.com
