Dans les couches géologiques du Grand Canyon des États-Unis, les preuves couvrant environ 1,2 milliard d'années de l'histoire de la Terre sont absentes. Une nouvelle étude a montré que cette lacune pourrait être due au mouvement du manteau terrestre, qui a soulevé certaines parties des continents, renforçant ainsi l'érosion, puis conduisant à leur affaissement et à l'accumulation de nouvelles couches sédimentaires, selon Live Science.
Dans les parois du canyon, des roches métamorphiques et magmatiques anciennes d'environ 1,7 milliard d'années sont en contact direct avec des roches sédimentaires plus jeunes formées il y a environ 500 millions d'années. Entre elles, il manque une vaste période de l'histoire géologique connue sous le nom de Grande Discordance.
Cette période est particulièrement importante pour comprendre l'histoire de la vie sur Terre : elle précède la explosion cambrienne et coïncide partiellement avec celle-ci, une phase où la diversité des organismes vivants a connu une croissance rapide. De telles lacunes ont été détectées non seulement en Amérique du Nord, mais aussi dans la région baltique en Europe et dans le nord de la Chine. Les scientifiques débattent depuis longtemps des causes de leur formation.
Dans l'étude publiée dans la revue Nature, les chercheurs proposent une explication basée sur la modélisation du mouvement du manteau terrestre. Le manteau est une couche située sous la croûte terrestre où le matériau se déplace lentement sous l'effet de la chaleur.
Le modèle a montré que la convection mantellique pourrait avoir provoqué un soulèvement dans ces trois régions au moment de la formation de la Grande Discordance. Cela a favorisé l’érosion : les matériaux sédimentaires ont été enlevés des continents et transportés vers les océans. Plus tard, au cours des 540 derniers millions d'années, ces zones ont commencé à s'affaisser. Des espaces se sont formés, où les sédiments ont pu s'accumuler, créant de nouvelles couches de roches. Ces résultats correspondent aux observations géologiques faites en Amérique du Nord, dans la région baltique et dans le nord de la Chine.
« Nous avons étudié où l'effet du manteau pourrait avoir conduit à la formation de la Grande Discordance. Il s'est avéré que ces trois régions sont précisément celles où ce phénomène géologique est particulièrement marqué », a déclaré Nicolas Flament, géologue à l'université de Wollongong en Australie et coauteur de l'étude.
Auparavant, certains scientifiques avaient lié la formation de la Grande Discordance à une glaciation mondiale, lorsque la glace aurait pu contribuer à la détérioration étendue des roches et à l’élimination des sédiments des continents. Selon Flament, la glaciation a probablement joué un rôle important. Cependant, la nouvelle étude indique une cause plus profonde : sans le soulèvement des continents provoqué par le mouvement du manteau, les calottes glaciaires et d’autres facteurs d’érosion n’auraient pas pu déplacer efficacement les matériaux sédimentaires vers le bas des pentes.
La croûte terrestre est continuellement renouvelée par la tectonique des plaques. Les plaques océaniques plongent sous d'autres plaques et descendent dans le manteau : ce processus est appelé subduction. Avec elles, différentes substances chimiques pénètrent en profondeur dans la planète, substances qui peuvent ensuite revenir dans l'atmosphère lors d'éruptions volcaniques.
De plus, la composition de la matière pénétrant dans le manteau change avec le temps. Par exemple, l'ancien océan Paléotéthys, qui existait près des côtes du supercontinent Pangée et s'est refermé il y a environ 200 millions d'années, contenait des sédiments riches en carbone apportés par le lessivage des continents. Lorsque le plancher océanique a été subducté dans le manteau, une partie de ce carbone est allée en profondeur dans la Terre.
Aujourd’hui, une grande partie des zones de subduction est concentrée autour de l'océan Pacifique, dont le plancher est éloigné des continents et contient relativement peu de sédiments carbonés. Par conséquent, la composition chimique des matériaux pénétrant dans le manteau est désormais différente de celle des époques géologiques antérieures.
Selon Shannon Peters, géologue à l'université du Wisconsin à Madison, l'absence de roches ne doit pas être considérée simplement comme une perte d'information. Cette lacune dans le registre géologique permet à elle seule de se faire une idée des processus qui ont eu lieu sur Terre et de leur impact potentiel sur l'évolution de l'atmosphère et de la vie.
Au moment de la formation de la Grande Discordance, les roches cristallines exposées en surface pouvaient libérer plus activement du potassium, du fer, du manganèse et du carbone, qui passaient ensuite dans les océans. Cela aurait pu influencer le développement des organismes marins, notamment en favorisant l'apparition de structures minérales comme les coquilles. Ces changements auraient pu également affecter la composition de l'atmosphère et l'augmentation de la teneur en oxygène.
