mardi 31 janvier 2012

La Pangée n'était pas unique - les Supercontinents

Au cours des temps géologiques, la position et la forme des continents a changé avec les mouvements tectoniques. Le coeur des continents actuels est formé d'un craton, une roche ancienne qui peut atteindre une épaisseur de 200 km par endroit, géologiquement stable et qui a résisté aux mouvements tectoniques. Un Bouclier (le Bouclier Canadien, par exemple) peut être considéré comme un craton.

Source : USGS
Les cratons sont indiqués par la couleur orange
Depuis la naissance des premiers cratons, une valse des continents s'est effectuée, créant et brisant plusieurs supercontinents.

Les supercontinents sont présentés du plus jeune au plus vieux, du plus précis au plus théorique.


Pangée (formation de 600 jusqu'à 225 millions d'année)

La Pangée est le supercontinent le plus connu et celui qui est le plus souvent référencé. La première mention de ce continent a été fait par Alfred Wegener, un astronome qui a émis l'hypothèse de la "dérive des continents" en 1915.

Source : USGS
Démembrement de la Pangée
Le modèle de la Pangée a permis de réconcilier la présence des mêmes fossiles sur différents continents (ce qui ne serait pas possible si les continents avaient toujours été dans la position actuelle). De plus, la présence de fossiles de plantes tropicales en Antarctique peut être expliquée par une position différente sur le globe terrestre, plus près des tropiques.

La création de la Pangée a donné naissance à des chaines de montagnes comme les Ourals en Russie, les Mauritanides au Maroc et les Appalaches au Québec

Les dinosaures apparurent une fois la Pangée créée et prospérèrent lors du Triassic, du Jurassic et du Crétacée. Ils disparurent il y a 65.5 millions d'années, lors de l'extinction du Crétacée-Paléogène, ou K-Pg, (nom qui a remplacé celui de "l'extinction du Crétacée-Tertiaire", ou K-T). Cet extinction est lié à plusieurs événements : impact météoritique (sur la péninsule du Yucatan, au Mexique), une augmentation de l'activité volcanique (en partie liée au dispersement des continents), etc.

Gondwana (le petit supercontinent)

Le nom de Gondwana représente deux supercontinents qui, à quelques exceptions près, sont composés des mêmes cratons. L'un s'est formé à la suite du bris de la Pangée, et l'autre existait entre le supercontinent Rodinia et la Pangée. Cependant, malgré son titre de "supercontinent", il n'a jamais regroupé la presque totalité des masses terrestres comme Pangée.

Gondwana a toujours possédé une partie des continents de l'hémisphère sud de nos jours (Amérique du Sud, Afrique, Australie et Antarctique). Le Gondwana après-Pangée perds une partie du sud sud de l'Amérique du Nord, et des morceaux d'Europe et de Chine.

Source : C.R. Scotese
Premier Gondwana (Pré-Pangée)

Source : C.R. Scotese
Deuxième Gondwana (Post-Pangée)
Rodinia (1.1 milliard d'année à 750 millions d'année)

Rodinia est le supercontinent qui a théoriquement existé avant la Pangée. Sa décomposition a donné naissance au premier continent Gondwana.

Le démembrement de Rodinia est un suspect dans un phénomène de glaciation planétaire survenu peut de temps après, un phénomène connu sous le nom de "Boule de neige" (Snowball Earth).

Source : The Earth Through Time
Une des représentation du supercontinent Rodinia. La zone rouge foncée indique la création d'une chaine de montagne.
Rodinia n'est pas le premier supercontinent. Des traces de chaines de montagnes pré-Rodinia existe. Par exemple, le supercontinent "Columbia" semble avoir existé entre 2.1 et 1.8 milliards d'année (il aurait existé environ 300 millions d'année) et Vaalbara serait le des plus ancien supercontinent (3.6 à 3.3 milliards d'année).

Et le futur?

Puisque les plaques Nord-Américaine et Sud-Américaine s'éloignent des plaques de l'Eurasie et de l'Afrique (grâce à la dorsale médio-atlantique qui produit le plancher océanique sous l'Atlantique), la plaque du Pacifique est destinée à disparaître sous les plaques continentales. Cela pourrait donner naissance au prochain Supercontinent.
Source : Pangea, The Comeback
Trois modèles du prochain supercontinent : Novopangée, Amasia et Pangée Proxima
Amasia vient de la contraction de "America" et "Asia"

Pour en savoir plus...
Du Cambrien à la Pangée
Le démembrement de la Pangée
Archaen supercontinents
Assembling the giant supercontinent Rodinia
The Earth Through Time
Cartes interactives de la valse des continents

mardi 24 janvier 2012

Le Gand Rift Africain

Le Grand Rift Africain est un endroit géologiquement très actif. La croûte terrestre s'amincit pour éventuellement, dans quelques milliers d'années, créer un nouvel océan. Cet amincissement est accompagné de séismes et de volcanisme.
Source : Learnlearn.net
Le Rift

Le Rift Africain a probablement commencé il y a environ 40 millions d'année par un simple point chaud dans la région de l'Afar. Ce point chaud, qui coïncide avec une zone de volcans actifs, se serait pointé sous la plaque de l'Afrique et aurait forcé la plaque à former un dôme qui aurait craqué sur trois directions, formant un "Y". 
Source : Pierre-André Bourque
Le résultat de ce gonflement et des craquements est encore visible aujourd'hui en regardant une carte. Deux des branches ont formé le rift de la mer Rouge et celui du golfe d'Aden, séparant la plaque Arabique de la plaque Africain. Malgré que ces deux rifts font partis du système du Grand Rift Africain, et qu'ils ont probablement le même point d'origine, ils ont leur propre identité et ne doivent pas être confondu avec le Rift Est-Africain.

La présence du point chaud a permis à la chaleur du manteau de réchauffer la plaque continentale qui s'est distendue et amincie. Cet amincissement donne lieu à un affaissement de la croûte dans une forme de "horst et graben". Une fois la croûte affaissée, la chaleur permet aux deux morceaux de chaque côté de s'éloigner l'un de l'autre. 
Après un certain temps, l'affaissement est suffisamment prononcé pour permettre à la zone de rift d'être envahi par l'océan. Par la suite, lorsque l'étirement et l'affaissement de la croûte atteint sa limite, le magma va pouvoir faire surface entre les deux morceaux de plaque et de la croûte océanique va être fabriqué (comme le long de la dorsale Médio-Atlantique).
Source : Pierre-André Bourque
Cependant, le Rift Africain ne forme pas une ligne droite. Il est séparé en deux dans sa partie sud et le centre (la partie est, le Rift Est-Africain, est le plus connu et est présenté comme la frontière ouest de ce qui sera la plaque Somalienne).

Plusieurs lacs occupent la vallée de la branche ouest du Grand Rift Africain (Lac Tanganyika, Lac Albert et Lac Edward) alors que le lac Victoria se situe entre les deux branches du rift.

Les volcans

La formation d'un rift ne va pas sans la présence de volcans. Au mois de juin dernier, le volcan Nabro (Érythrée), dans le triangle de Afar, est entré en éruption pour la première fois depuis l'Holocène (10 000 ans).

Le Kilimandjaro (Tanzanie) est une montagne composée de trois volcans dont deux sont considérés comme éteints, alors que le troisième pourraient entrer en éruption à tout moment. Sa dernière éruption remonte à près de 360 000 ans, mais quelques fumeroles sur les flans de la montagne rappelle son caractère volcanique.

Le Ol Doinyo Lengai (Tanzanie) est le seul volcan au monde à avoir une lave de carbonatites (un composé de carbone).

Dans la branche ouest du rift Africain, le volcan Nyamuragira au Congo a fait les manchettes le 6 novembre 2011 avec sa plus grosse éruption en 100 ans.

Pour en savoir plus...
East Africa's Great Rift Valley : A complex rift system
Les volcans actifs d'Afrique

mardi 17 janvier 2012

Les lacs d'eau douce en Antarctique

Dans les derniers jours, une équipe de quatre scientifiques britanniques sont revenus d'une "simple" mission en Antarctique : préparer le terrain pour forer trois kilomètres de glace au-dessus d'un lac d'eau douce. Le forage aura lieu lors du prochain été austral, au mois de décembre 2012.

Ce n'est pas la première fois qu'un forage a lieu dans les glaciers de l'Antarctique pour atteindre un des 140 lacs d'eau douce du continent. Une équipe russe prévoit d'ailleurs atteindre la surface du Lac Vostok, le plus grand lac de l'Antarctique, au cours du mois de janvier 2012 ou au mois de décembre.
Source : Popsi.com
Cependant, le forage britannique se fera grâce à de l'eau chaude, plutôt qu'avec du kérosène et des anti-gels (un mélange utilisé par les Russes pour garder le trou ouvert entre les saisons). Ceci permettra un meilleur contrôle des contaminants une fois la surface de l'eau atteinte.

Ces recherches ont une importance tant du côté environnemental que géologique. La pression des glaciers sur les lacs permet une concentration de l'oxygène et de nitrogène dans l'eau à 50 fois plus grand que dans les autres lacs d'eau douce sur la planète. Ceci obligerait les formes de vie enfermées dans ces lacs depuis des milliers d'années de se développer en parallèle du reste de la planète, sous des conditions extrêmes semblables à ce qui existe ailleurs dans le système solaire (les satellites Europa et Enceladus sont des exemples connus).

Plusieurs théories existent sur la formation des lacs en Antarctique, et obtenir des échantillons du fond de ces lacs permettra d'en connaître plus sur l'histoire géologique du continent. La pression des glaciers aurait forcé la couche du dessous a se transformer en eau. Une autre théorie serait la fonte des glaciers sous l'action de la chaleur du manteau, dans le context d'un rift.

Un rift en Antarctique

Une zone de rift sépare l'Antarctique Ouest de sa partie Est.
Source : Journal of Geological Society
Evolution of Neogen volcanism and stress patterns in the glaciated West Antarctic Rift, Marie Byrd Land,
Antarctica
La chaîne de montagne Transantarctique (une chaîne de montagnes plus hautes que les glaciers) délimite sa bordure Nord-Est est le système est recouvert de près de 4 kilomètres de glace par endroit et le socle rocheux se retrouve près de 1 kilomètre sous le niveau de la mer. Cette région est également parsemé de volcans actifs, dont le mont Erebus est le plus célèbre, ce qui laisse croire aux scientifiques que l'avancement du rift serait au même niveau que le Grand Rift Africain.

Le lac de Ellsworth se retrouve tout près de la bordure nord de ce rift et les échantillons qui seront prélevés dans les sédiments du lac par l'équipe britannique aidera probablement à l'étude du rift, et si la chaleur provenant du processus du rift (la croûte terrestre s'amincit suffisamment pour que la chaleur du manteau réchauffe le sol) joue son rôle dans la formation du lac.

Le continent Antarctique, de par sa localisation et la présence de glacier, reste un continent pleins de mystères. Après tout, malgré le mouvement des glaciers qui broient le sol sous eux, il existe toujours des chaines de montagnes massives sous les glaciers, des lacs d'eaux douces et probablement des volcans actifs. À la surface du glacier, le continent Antarctique est majoritairement plat et ces formations n'ont été repérées que par les méthodes géophysiques (radar, sismique, électromagnétisme, etc.)

Pour en savoir plus...
Lake Ellsworth website
Controverse sur le forage au lac Vostok
Article sur l'activité volcanique en Antarctique
Les secrets de l'Antarctique

mardi 10 janvier 2012

Gaz de schiste et séisme - un survol

Le séisme de 4.0 du 31 décembre 2011 survenu près de Youngstown dans l'état de l'Ohio (États-Unis) a été décrié par plusieurs comme le résultat de l'exploitation des gaz de schistes. Cependant, il n'existe pas suffisamment d'études sur les effets de l'injection de l'eau dans le sol pour déterminer si cet événement a bel et bien été causé par les techniques d'exploitation.

Dans un précédent article de Simplement Géologie, la formation et les techniques d'exploitation des gaz de schiste a été abordé. Cependant, il ne s'était pas penché sur le lien entre cette exploitation et les séismes.

Le cas de l'Ohio

Le séisme du 31 décembre n'est pas le seul séisme à s'être produit dans la région, et il s'est produit le lendemain de l'arrêt de l'injection. De plus, il s'est produit près du site d'injection ce qui a laissé supposé qu'il était dû à cette activité.

Bien sûr, il est tentant d'accuser l'injection de l'eau dans le sol. Cependant, aucune étude ou analyse en profondeur n'a été effectué sur ce cas particulier et il est encore difficile de confirmer ce lien.

La fracturation hydraulique dans l'exploitation des gaz de schiste peut-elle causer des séismes?

La réponse courte est "oui... et non".

La fracturation hydraulique peut provoquer des séismes, mais ceux-ci seront mineurs et la plupart ne seront pas ressentis par la population locale. À plusieurs endroits dans le monde où il y a une exploitation des gaz de schiste par la fracturation hydraulique, des petits séismes ont été enregistrés.

Ces séismes ne sont pas précurseurs de séismes plus important, ils ne sont que l'expression d'un accommodement du sol à la pression utilisée pour fracturer la roche. Les séismes vont se produire le long de micro-fractures qui ne sont habituellement pas recensées par les géologues, car trop petites, trop loin de la surface, etc.

Cette pression n'est pas suffisante pour provoquer de séismes sérieux. En fait, la présence de plusieurs petits séismes permettent au sol de s'adapter et évite des problèmes au long terme.

Comme ils se produisent près de la surface et n'impliquent pas des masses importantes de roche, ils vont être très localisés. De plus, l'injection d'eau dans le sol n'entraînera pas un mouvement de domino le long d'anciennes failles importantes, comme la faille de Logan, car la pression n'est pas assez grande pour faire bouger une telle masse de roche.

Bref, la fracturation hydraulique peut causer des séismes mineurs et localisés près des puits d'injection.

Le nombre important de séismes va-t-elle affaiblir la croûte terrestre à cet endroit?

Non. La croûte terrestre n'est pas lisse et est parsemée de failles plus ou moins importantes.

L'exploitation des gaz de schiste n'est pas la première activité humaine qui peut provoquer des séismes, et une fois le sol adapté à une nouvelle forme de pression, les risques d'un nouveau séisme sont diminués. Bien sûr, dans le cas des gaz de schiste, des nouveaux puits sont constamment forés, la fracturation hydraulique s'applique à un nouvel endroit, etc. À chaque fois, la terre va s'adapter et causer des séismes jusqu'à ce qu'une nouvelle stabilité se produise.

Tant que l'exploitation a lieu dans des endroits sismiquement stable, le sol va tenter de retrouver une position d'équilibre.

Il y a plusieurs cas célèbre de séismes induits par l'activité humaine. Un exemple célèbre est le remplissage d'un réservoir d'eau derrière un barrage.

1- Lors du remplissage du réservoir Manicouagan, dans le nord du Québec, une série de séismes, dont le plus important à 4.1 a été enregistré. Le réservoir étant situé dans un cratère, le sol présentait plusieurs faiblesse et l'apport d'eau supplémentaire a permis le déclenchement de ces séismes.

2- Aux États-Unis, le remplissage du réservoir derrière le barrage Hoover (le Lac Mead) a déclenché plusieurs séismes. Au printemps et à l'été 2011, une série de séismes s'est produit sous le lac, causé par un niveau d'eau plus élevé dans le réservoir.

Doit-on craindre les séismes associés à l'exploitation des gaz de schiste?

Ces séismes étant mineurs et localisés près des puits d'injection, il n'y a pas à craindre pour la sécurité des gens. Il s'agit plutôt d'un ennui pour les résidents, alors que des séismes naturels plus importants peuvent également se produire dans la même région.

Cela ne veut pas dire que des études sur l'impact de l'exploitation des gaz de schistes n'est pas nécessaire, au contraire. Il s'agit d'une technique encore dans son enfance et beaucoup de détails nous sont encore méconnus.

mardi 3 janvier 2012

Nouvelle île volcanique dans la Mer Rouge

En décembre 2011, une éruption sous-marine à percée la surface de l'eau au milieu de la Mer Rouge.
Source : Daily Mail
Le 19 décembre, les fontaines de lave et d'eau atteignaient une hauteur de 30 mètres au-dessus de la surface de la mer. Sur des cartes datées du 23 décembre, une nouvelle île est clairement définie.
Source : Earth Observatory NASA
23 Octobre 2011
Source : Earth Observatory NASA
23 Décembre 2011

Origines
Cette nouvelle île-volcan est la manifestation la plus récente du volcan bouclier qui prend racine au fond de la mer Rouge. Il s'agit de la première éruption dans l'archipel des Zubair, un archipel qui fait partie du système du Rift de la Mer Rouge. Ce rift sépare le continent Africain de la péninsule Arabique et est connecté à angle avec le système du Grand Rift Africain.

Le volcan apparut à la surface de l'océan peut être l'expression d'une des nombreuses cheminées volcaniques secondaires du volcan bouclier.


Pour en savoir plus...