La croûte terrestre dégouline « comme du miel » à l’intérieur sous les Andes.

La croûte terrestre dégouline « comme du miel » dans l’intérieur chaud de notre planète sous les montagnes des Andes, ont découvert des scientifiques.

En mettant en place une expérience simple dans un bac à sable et en comparant les résultats aux données géologiques réelles, les chercheurs ont trouvé des preuves convaincantes que la croûte terrestre a été « avalanche » sur des centaines de kilomètres dans les Andes après avoir été engloutie par le manteau visqueux.

Le processus, appelé égouttement lithosphérique, se produit depuis des millions d’années et à plusieurs endroits dans le monde – y compris le plateau central anatolien de la Turquie et le Grand Bassin de l’ouest des États-Unis – mais les scientifiques ne l’ont appris que ces dernières années. Les chercheurs ont publié leurs découvertes sur le goutte-à-goutte andin le 28 juin dans la revue Nature: Communications Earth & Environment.

« Nous avons confirmé qu’une déformation à la surface d’une zone de la Cordillère des Andes a une grande partie de la lithosphère (La croûte terrestre et le manteau supérieur) sous une avalanche », a déclaré Julia Andersen, chercheuse et candidate au doctorat en sciences de la Terre à l’Université de Toronto, dans un communiqué. « En raison de sa haute densité, il coulait comme du sirop froid ou du miel plus profondément à l’intérieur de la planète et est probablement responsable pour deux événements tectoniques majeurs dans les Andes centrales – déplacer la topographie de surface de la région de centaines de kilomètres et à la fois craquer et étirer la croûte de surface elle-même. »

Les régions extérieures de la géologie de la Terre peuvent être décomposées en deux parties : une croûte et un manteau supérieur qui forment des plaques rigides de roche solide, la lithosphère ; et les roches plastiques plus chaudes et plus pressurisées du manteau inférieur. Des plaques lithosphériques (ou tectoniques) flottent sur ce manteau inférieur, et ses courants de convection magmatique peuvent séparer les plaques pour former des océans ; les frotter les uns contre les autres pour déclencher des tremblements de terre ; et les heurter, glisser l’un sous l’autre, ou exposer un espace dans la plaque à la chaleur féroce du manteau pour former des montagnes. Mais, comme les scientifiques ont commencé à l’observer, ce ne sont pas les seules façons dont les montagnes peuvent se former.

L’égouttement lithosphérique se produit lorsque deux plaques lithosphériques se sont heurtées et froissées se réchauffent à un point tel qu’elles s’épaississent, créant une longue et lourde gouttelette qui suinte dans la partie inférieure du manteau de la planète. Alors que la gouttelette continue de s’infiltrer vers le bas, son poids croissant tire sur la croûte au-dessus, formant un bassin à la surface. Finalement, le poids de la gouttelette devient trop important pour qu’elle reste intacte ; sa longue ligne de vie se brise et la croûte au-dessus d’elle jaillit vers le haut sur des centaines de kilomètres – formant des montagnes. En fait, les chercheurs soupçonnent depuis longtemps qu’un tel étirement souterrain peut avoir contribué à la formation des Andes.

Le plateau andin central comprend les plateaux de la Puna et de l’Altiplano – une étendue d’environ 1 120 milles de long (1 800 kilomètres) et de 250 milles de large (400 km) qui s’étend du nord du Pérou à la Bolivie, au sud-ouest du Chili et au nord-ouest de l’Argentine. Il a été créé par la subduction, ou le glissement en dessous, de la plaque tectonique plus lourde de Nazca sous la plaque tectonique sud-américaine. Ce processus a déformé la croûte au-dessus d’elle, la poussant à des milliers de kilomètres dans les airs pour former des montagnes.

Mais la subduction n’est que la moitié de l’histoire. Des études antérieures indiquent également des caractéristiques sur le plateau andin central qui ne peuvent être expliquées par la poussée ascendante lente et régulière du processus de subduction. Au lieu de cela, certaines parties des Andes semblent provenir d’impulsions ascendantes soudaines dans la croûte tout au long de l’ère cénozoïque – la période géologique actuelle de la Terre, qui a commencé il y a environ 66 millions d’années. Le plateau de Puna est également plus élevé que l’Altiplano et abrite des centres volcaniques et de grands bassins tels que l’Arizaro et l’Atacama.

Ce sont tous des signes d’égouttement lithosphérique. Mais pour être sûr, les scientifiques devaient tester cette hypothèse en modélisant le sol du plateau. Ils ont rempli un réservoir en plexiglas avec des matériaux simulant la croûte et le manteau terrestres, en utilisant du polydiméthylsiloxane (PDMS), un polymère de silicium environ 1 000 fois plus épais que le sirop de table, pour le manteau inférieur ; un mélange de PDMS et de pâte à modeler pour le manteau supérieur ; et une couche semblable à du sable de minuscules sphères de céramique et de sphères de silice pour la croûte.

« C’était comme créer et détruire des ceintures de montagnes tectoniques dans un bac à sable, flottant sur un bassin de magma simulé – le tout dans des conditions mesurées submillimétriques incroyablement précises », a déclaré Andersen.

Pour simuler comment une goutte pourrait se former dans la lithosphère terrestre, l’équipe a créé une petite instabilité à haute densité juste au-dessus de la couche inférieure du manteau de leur modèle, enregistrant avec trois caméras haute résolution alors qu’une gouttelette se formait lentement puis s’affaissait en une longue, goutte distendue. « Le goutte à goutte se produit pendant des heures, donc vous ne verriez pas grand-chose se passer d’une minute à l’autre », a déclaré Andersen. « Mais si vous vérifiiez toutes les quelques heures, vous verriez clairement le changement – cela demande juste de la patience. »

En comparant les images de la surface de leur modèle à des images aériennes des caractéristiques géologiques des Andes, les chercheurs ont constaté une similitude marquée entre les deux, suggérant fortement que les caractéristiques des Andes avaient bien été formées par le ruissellement lithosphérique.

« Nous avons également observé un raccourcissement de la croûte avec des plis dans le modèle ainsi que des dépressions en forme de bassin à la surface, nous sommes donc convaincus qu’un égouttement est très probablement la cause des déformations observées dans les Andes », a déclaré Andersen.

Les chercheurs ont déclaré que leur nouvelle méthode fournit non seulement des preuves solides de la formation de certaines caractéristiques clés des Andes, mais met également en évidence le rôle important des processus géologiques autres que la subduction dans le moulage des paysages terrestres. Il peut également s’avérer efficace pour repérer les effets d’autres types de gouttes souterraines ailleurs dans le monde.