Comment les événements qui se produisent à 3 000 km sous nos pieds laissent une trace à la surface de la Terre
La croûte terrestre est constituée de différentes plaques qui glissent les unes contre les autres et se déplacent de quelques centimètres chaque année. «Imaginez que leur vitesse de croissance est équivalente à celle de vos ongles», explique Martina Ulvrova, coordinatrice du projet GEOTRIBE. La mécanique de la tectonique des plaques est bien comprise, mais on en sait moins sur la façon dont les frontières entre les plaques elles-mêmes se forment. Le projet GEOTRIBE a cherché à comprendre comment les forces locales et mondiales se combinent pour façonner le développement des nouvelles frontières des plaques. Un de ces types de frontières est le motif de transformation orthogonal de crête observé lorsque deux plaques glissent l’une contre l’autre. Une crête montagneuse disjointe apparaît, dotée de segments perpendiculaires à la faille, à l’instar des dents d’une fermeture éclair. «Ce sont les caractéristiques les plus énigmatiques des frontières des plaques, car elles sont difficiles à reproduire dans des modèles», ajoute Martina Ulvrova. Dans le passé, pour reproduire l’évolution de la tectonique des plaques, les géologues utilisaient des plateaux de cire de paraffine refroidie dont la croûte solide reposait sur un intérieur liquide. Aujourd’hui, les modèles haute résolution de Martina Ulvrova s’appuient sur des mois de calculs effectués par les superordinateurs de l’Institut fédéral suisse de technologie à Zurich (ETH Zurich) et du Centre suisse de calcul scientifique pour démontrer comment les courants de convection du manteau chaud de la Terre, combinés aux forces locales, conditionnent le processus de formation des frontières des plaques. Suite à ces recherches, Martina Ulvrova a publié plusieurs articles détaillant la relation entre les courants de convection dans le manteau et la formation et le mouvement des frontières des plaques. «Il faut considérer cela dans une perspective globale», explique encore Martina Ulvrova. «Pour quelque chose à l’échelle locale, vous devez étudier ce qui se passe à des dizaines de milliers de kilomètres de distance.» Utilisant pour la première fois des modèles globaux, les résultats de Martina Ulvrova ont également permis d’expliquer la fragmentation de la Pangée, le supercontinent qui existait il y a 335 à 175 millions d’années. «Nous sommes en mesure de reconstituer la position des plaques au cours des 230 derniers millions d’années», explique Martina Ulvrova. «La comparaison entre mes simulations et ces données géologiques montrent qu’elles correspondent vraiment bien.» Une meilleure compréhension du lien entre la surface de la Terre et les profondeurs du manteau aidera à faire la lumière sur les événements qui se sont produits en surface, explique encore Martina Ulvrova, non sans souligner que des processus tels que le cycle du carbone et le changement du niveau de la mer sont étroitement liés à l’activité tectonique. Ces travaux ont été soutenus par le programme européen Actions Marie Skłodowska-Curie. «Cela m’a donné la liberté de suivre la direction scientifique que je souhaitais», note Martina Ulvrova. «L’ETH Zurich offre un environnement scientifique, une infrastructure, des collègues et des discussions riches sur le sujet qui sont dignes d’un rêve.» Elle ajoute que le financement lui a également permis de se rendre à des conférences et de se constituer un réseau professionnel. Martina Ulvrova entend poursuivre son travail sur la dynamique de la Terre. «J’aime les simulations numériques, la géodynamique numérique, la nécessité de recourir à des superordinateurs et à des techniques numériques avancées dont nous ne disposions pas il y a cinq ou dix ans. C’est un axe de recherche vraiment passionnant.»
Mots‑clés
GEOTRIBE, tectonique, plaque, frontière, évolution, modèle, superordinateur, géodynamique, Pangée