Le résultat d'une simulation informatique 3D de la migration de la zone de subduction de Gibraltar. L'image montre comment la zone de subduction se propagera dans l'Atlantique dans 50 millions d'années. Crédit : Nicolas Riel
Après une période d'inactivité, la zone de subduction située sous le détroit de Gibraltar continuera d'envahir l'océan Atlantique.
Les océans subissent des transformations constantes, souvent sur des échelles de temps étendues s'étendant sur des millions d'années. Des scientifiques de l'Université de Lisbonne au Portugal et de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) en Allemagne ont utilisé des simulations informatiques pour montrer qu'une zone de subduction commençant dans la Méditerranée occidentale s'étendra jusqu'à l'Atlantique sous le détroit de Gibraltar. Leurs projections suggèrent que ce développement conduira à la formation d'une nouvelle zone de subduction atlantique dans 50 millions d'années, qui descendra ensuite dans le manteau terrestre.
Le nouveau modèle géodynamique explique l'évolution de la zone de subduction de Gibraltar et son développement probable, qui contribuera au renouvellement du fond de l'océan Atlantique. Les résultats sont le résultat de nombreuses années de collaboration entre les partenaires de Lisbonne et de Mayence et ont été récemment publiés dans Géologie.
Simulation montrant l’évolution de la zone de subduction de Gibraltar au fil du temps. Crédit : Nicolas Riel et João Duarte
Les océans ont des vies individuelles
Les océans naissent et grandissent, mais finissent par rétrécir et se fermer – une séquence d’événements connue sous le nom de cycle de Wilson. L'une des pierres angulaires de ce cycle est l'initiation de la subduction, c'est-à-dire le moment où la lithosphère océanique retourne dans le manteau terrestre pour y être recyclée.
« L'océan Atlantique est unique car il n'y a pratiquement pas de zones de subduction, contrairement au Pacifique », a déclaré le professeur Boris Kaus de JGU. Les seules zones de subduction pleinement développées dans l'Atlantique avec des arcs insulaires volcaniques sont l'arc des Petites Antilles dans les Caraïbes et l'arc de Scotia entre la pointe sud de l'Argentine et l'Antarctique, tous deux formés au cours de l'océan Atlantique. Crétacé période. « L'arc de Gibraltar qui est maintenant sur le point d'envahir l'Atlantique est le troisième », a expliqué Kaus, chef du groupe de géodynamique et géophysique au JGU. L'Atlantique est ainsi un laboratoire unique permettant d'analyser l'initiation de la subduction.
Carte mettant en évidence les zones de subduction de l'Atlantique, les arcs pleinement développés des Petites Antilles et de la Scotia du côté ouest, et l'arc naissant de Gibraltar du côté est. Tiré de Duarte et al., 2018. Crédit : João C. Duarte
L'arc de Gibraltar est né dans le cadre des zones de subduction qui se sont développées en Méditerranée occidentale depuis l'époque Oligocène, il y a environ 30 millions d'années. La majeure partie de l'arc est aujourd'hui présente sous la mer d'Alborán, la partie la plus occidentale de la mer Méditerranée, s'étendant déjà dans l'Atlantique. Sa propagation vers l'ouest s'est ralentie au cours des 5 derniers millions d'années, ce qui a amené certains chercheurs à conclure qu'il pourrait être devenu complètement inactif.
«Nous ne partageons pas ce point de vue», ont souligné le professeur Boris Kaus et le Dr Nicolas Riel. « Nos simulations informatiques nous permettent de reconstruire avec précision le développement physique de l'arc de Gibraltar et d'évaluer son développement futur. » Pour leurs calculs, l’équipe de recherche a utilisé le supercalculateur MOGON II du JGU.
La migration vers l’Atlantique reprendra après une période de quiétude
Les simulations démarrent il y a 30 millions d'années et montrent l'arc de la zone de subduction se déplaçant progressivement de la région méditerranéenne franco-espagnole vers le sud. Il y a environ 17 millions d’années, le centre de l’arc atteignait l’Afrique du Nord. Des îles, comme les Kabyles, erraient avec ce mouvement vers le sud et se rattachaient au continent nord-africain.
« Notre modèle permet également d'expliquer certaines observations géologiques », a déclaré le professeur Boris Kaus. Il y a environ 10 millions d'années, la plaque, qui est la partie de la plaque inférieure qui descend déjà dans le manteau, a commencé à se déplacer vers l'Atlantique. La zone de subduction atlantique de l'arc de Gibraltar se trouve actuellement sur une ligne qui correspond approximativement à celle de la frontière entre l'Espagne et le Portugal.
Les géophysiciens de Mayence et de Lisbonne s'attendent à ce que le taux d'expansion de l'arc ralentisse à l'avenir, jusqu'à ce qu'il s'arrête presque dans environ 20 millions d'années. Ensuite, le rythme de migration s’accélérera de sorte que – au cours des 30 millions d’années suivantes – la zone de subduction s’étendra dans l’Atlantique sous la forme d’un demi-cercle, créant ainsi un nouveau système de subduction atlantique.
Le modèle reproduit la propagation d’une zone de subduction depuis un océan de fermeture – en l’occurrence la Méditerranée – à travers un étroit couloir océanique jusqu’à un nouvel océan d’ouverture, l’Atlantique. « Nos simulations ont montré pour la première fois que cette forme de migration directe peut se produire », a ajouté le professeur João Duarte de l'Université de Lisbonne, auteur principal de l'article publié.
