J’ai initialement publié ce texte sur la page Facebook du Centre de Géologie de l’Oisans.
La photo du jour : pendant le confinement, les géologues du CGO vous proposent une photo commentée par jour pour continuer à voyager sur le thème de la Géologie. Bonne (re)découverte !
Jeudi 2 avril : La disparition des Océans.
Depuis quelques jours, je vous ai beaucoup parlé des océans. Nous avons discuté de la formation des océans, des roches qui les composent, de celles qui se déposent dessus… Nous avons également vu qu’un océan était présent en lieu et place des Alpes au Jurassique (-200 à -145 millions d’années) et au Crétacé (-145 à -66 millions d’années). À de rares exceptions près (comme le Chenaillet), cet océan a disparu pour laisser place aux Alpes. Mais comment un océan peut-il bien « disparaitre » ? Et bien, c’est ce que nous allons voir aujourd’hui.
Nous avons vu que les océans se forment par refroidissement de magma au niveau de ce que l’on appelle une dorsale. Lorsque les continents s’écartent, les nouvelles roches qui constituent l’océan se forment au niveau de la dorsale. Les roches un peu plus anciennes, déjà présentes au niveau de la dorsale, s’écartent donc pour laisser la place aux nouvelles. Les roches sont donc de plus en plus jeunes au fur et à mesure que l’on s’approche de la dorsale, et de plus en plus vieilles au fur et à mesure que l’on s’en écarte. Cette tendance est très bien visible par l’intermédiaire des mesures du champ magnétique terrestre que l’on réalise dans les océans. Une synthèse sur les observations magnétiques associées au volcanisme est disponible ici : http://www2.ggl.ulaval.ca/personn…/…/s1/magnetisme.terr.html
Les roches de la croute océanique se formant à partir d’un magma, les plus jeunes sont également les plus chaudes. En vertu du « principe de la montgolfière », les roches les plus chaudes sont aussi les moins denses (les moins lourdes pour un même volume). À l’inverse, plus l’on s’éloigne de la dorsale, plus les roches vieillissent, plus elles vieillissent, plus elles refroidissent, et plus elles refroidissent, plus elles deviennent denses ( en vertu « principe inverse de la montgolfière »).
Si l’on remplace l’air chaud de la montgolfière par de l’air froid, elle va beaucoup moins bien voler et donc, redescendre. Et bien pour l’océan, c’est pareil, plus l’océan vieillit, plus il devient profond. C’est un phénomène que l’on observe très bien sur les cartes de profondeur des océans : http://www.cartographie.ird.fr/ocean.html
À force d’être de plus en plus dense, l’océan va devenir plus dense que le manteau qui se trouve en dessous. À ce moment-là, la situation étant instable d’un point de vue physique, la lithosphère océanique plonge en profondeur dans le manteau : c’est ce que les géologues appellent une subduction. Cette situation se produit lorsque l’océan a suffisamment refroidi, ce qui arrive en général après 200 millions d’années. Cela explique que l’on ne retrouve quasiment pas de lithosphère océanique plus vieille que cet âge à la surface de la Terre (voir la carte ci-dessous).
Quand la lithosphère océanique plonge, la pression qu’elle subit augmente immédiatement, mais comme c’est une lithosphère froide qui plonge, la température va mettre un certain temps à augmenter. Va donc se retrouver en profondeur une lithosphère océanique anormalement froide par rapport à la profondeur à laquelle elle se trouve, et donc la pression qu’elle subit. Dans ces conditions de pression et de température particulières, les minéraux vont se réorganiser et de nouveaux minéraux vont apparaitre : c’est ce que l’on appelle le métamorphisme, et en l’occurrence ici, le métamorphisme de haute pression, basse température (HP-BT voir http://christian.nicollet.free.fr/page/Figures/1.html).
Ce métamorphisme fait apparaitre certains minéraux biens particuliers tel que :
-Le Glaucophane, caractéristique d’une zone de pression et de température que les géologues appellent les « Schistes bleus ».
-Le Grenat et l’Omphacite, caractéristique d’une zone de pression et de température que l’on appelle « Éclogite ».
Ces zones se retrouvent sur la figure : http://christian.nicollet.free.fr/page/Figures/1.html .
Un des plus beaux affleurements de schistes bleus que je connaisse se trouve en Bretagne, sur une petite ile au large de Lorient : l’ile de Groix (https://goo.gl/maps/uG6joFMcZ1sh7u1a7). C’est sur cette ile que j’ai pris les photos qui illustrent cet article.
On observe sur les photos un très bel assemblage de Grenats (rouge sombre) et de Glaucophane (bleu nuit). Ces deux minéraux nous indiquent que ces roches sont descendues à une profondeur comprise entre 45 et 60 kilomètres, et on subit une température d’environ 500°C (ce qui est relativement froid pour cette profondeur). Elles sont donc bien descendues dans le manteau à l’occasion d’une Subduction océanique !
Les petites bandes jaune-vert que l’on retrouve sur les photos sont composées d’Épidotes. Ce minéral se forme à des pressions plus faibles que le Glaucophane et le Grenat. Il s’est donc formé à l’occasion de la remontée de la roche à la surface, c’est ce que l’on appelle un métamorphisme rétrograde.
Ces minéraux sont donc doublement exceptionnels :
1) parce qu’ils se sont formés lorsque qu’un océan à plongé dans le manteau et
2) parce qu’ils sont remontés à la surface, où nous pouvons les observer !
Cette richesse minéralogique exceptionnelle de l’ile de Groix est protégée par une réserve naturelle : la réserve François Le Bail, première réserve géologique de France (http://www.reserves-naturelles.org/francois-le-bail-ile-de-…). L’extraction et le ramassage de roches et de minéraux sont donc interdits dans cette réserve.
Il y aurait encore beaucoup à dire sur cet océan qui a plongé en profondeur et dont on retrouve des reliques à Groix, mais ça, je vous en parlerais demain !
PS : L’ensemble des photos qui illustrent cet article ont été prises à l’occasion d’un voyage géologique en Bretagne que j’ai eu le plaisir d’encadrer l’année dernière. Je re-organise ce voyage cette année du 29 juin au 5 juillet 2020. N’hésitez pas à me contacter si vous êtes intéressé pour y participer.
Source :
Carte des ages de la lithosphère océanique : http://www.ngdc.noaa.gov/…/wh…/2008_age_of_oceans_plates.jpg Licence : Domaine public.