Selon une étude publiée dans les Actes de l’Académie nationale des sciences.
La recherche présente les dernières découvertes d’un débat sur la cause du « grand décalage » de la Terre – un intervalle de temps dans les archives géologiques associé à l’érosion de roches jusqu’à 3 miles d’épaisseur dans les régions de la Terre. le monde entier.
« Le fait que tant d’endroits manquent de roches sédimentaires de cette période était l’une des caractéristiques les plus énigmatiques des archives rupestres », a déclaré C. Brenhin Keller, professeur adjoint de sciences de la Terre et chercheur principal sur l’étude. « Avec ces résultats, le modèle commence à avoir beaucoup plus de sens. »
L’énorme quantité de roche manquante connue sous le nom de Grande non-conformité a été nommée pour la première fois dans le Grand Canyon à la fin des années 1800. directement au-dessus de ceux sans fossiles.
« Ce fut une période fascinante de l’histoire de la Terre », a déclaré Kalin McDannell, chercheur postdoctoral à Dartmouth et auteur principal de l’article. « La grande non-conformité prépare le terrain pour l’explosion cambrienne de la vie, qui a toujours été déroutante parce qu’elle est si ancrée dans les archives fossiles – les processus géologiques et évolutifs sont généralement graduels. »
Depuis plus d’un siècle, les chercheurs tentent d’expliquer la cause du temps géologique manquant.
Au cours des cinq dernières années, deux théories opposées ont émergé : la première explique que la roche a été découpée dans d’anciens glaciers pendant la période de la Terre boule de neige il y a environ 700 à 635 millions d’années. L’autre se concentre sur une série d’événements tectoniques des plaques sur une période beaucoup plus longue lors de la fusion et de l’éclatement du supercontinent Rodinia il y a environ 1 milliard à 550 millions d’années.
Les recherches de Keller en 2019 ont proposé pour la première fois que l’érosion généralisée de la calotte glaciaire continentale pendant l’intervalle glaciaire cryogénique a provoqué la perte de roches. Ceci était basé sur des substituts géochimiques qui suggéraient que de grandes quantités d’érosion de masse correspondaient à la période Snowball Earth.
« La nouvelle recherche surveille et promeut les résultats de l’étude précédente », a déclaré Keller. « Ici, nous fournissons des preuves indépendantes du refroidissement de la roche et des kilomètres d’excavation pendant la période cryogénique dans une grande partie de l’Amérique du Nord. »
L’étude s’appuie sur une interprétation détaillée de la thermochronologie pour équilibrer.
La thermochronologie permet aux chercheurs d’estimer la température que subissent les cristaux minéraux au fil du temps ainsi que leur position dans la croûte continentale compte tenu d’une structure thermique particulière. Ces historiques peuvent fournir des indications sur le moment où la roche manquante a été enlevée et sur le moment où les pierres actuellement exposées à la surface ont pu être excavées.
Les chercheurs ont utilisé plusieurs mesures de données thermochronométriques précédemment publiées prises à quatre endroits nord-américains. Les zones, appelées cratons, sont des parties du continent qui sont chimiquement et physiquement stables et où l’activité tectonique des plaques ne serait pas courante à cette époque.
En exécutant des simulations qui recherchaient le chemin temps-température subi par les roches, la recherche a enregistré un signal généralisé de refroidissement rapide et à grande échelle qui équivaut à environ 2-3 miles d’érosion pendant les glaciers Snowball Earth à l’intérieur de l’Amérique du Nord.
« Alors que d’autres études ont utilisé la thermochronologie pour remettre en question l’origine de la glace, un phénomène mondial comme la grande non-conformité nécessite une évaluation globale », a déclaré McDannell. « La glaciation est l’explication la plus simple de l’érosion sur une vaste zone pendant la période Snowball Earth, car on pense qu’une calotte glaciaire couvrait la majeure partie de l’Amérique du Nord à l’époque et aurait pu être des excavatrices de roche efficaces. »
Selon l’équipe de recherche, la théorie concurrente selon laquelle l’activité tectonique a coupé la roche manquante a été avancée en 2020 lorsqu’un groupe de recherche distinct s’est demandé si les anciens glaciers étaient suffisamment érodés pour provoquer la perte massive de roche. Bien que cette recherche ait également utilisé la thermochronologie, elle a appliqué une technique alternative à un seul site tectoniquement actif et a suggéré que l’érosion s’est produite avant Snowball Earth.
« Le concept sous-jacent est assez simple : quelque chose a enlevé beaucoup de roche, ce qui a entraîné beaucoup de temps manquant », a déclaré Keller. « Nos recherches montrent que seule l’érosion glaciaire pourrait être responsable de cette échelle. »
Selon les chercheurs, les nouvelles découvertes aident également à expliquer les liens entre l’érosion des roches et l’apparition d’organismes complexes il y a environ 530 millions d’années lors de l’éruption cambrienne. On pense que l’érosion pendant la période Snowball Earth a déposé dans l’océan des sédiments riches en nutriments qui auraient pu fournir un environnement fertile pour les éléments constitutifs de la vie complexe.
L’étude note que les deux hypothèses sur la façon dont la roche s’est érodée ne s’excluent pas mutuellement – il est possible que la tectonique et la glaciation aient contribué à la perturbation du système terrestre global lors de la formation de la Grande Différence. Cependant, il apparaît que seule la glaciation peut expliquer l’érosion au centre du continent, à l’écart des marges tectoniques.
« Enfin, en ce qui concerne la Grande Discorde, il se peut que la ou les reconstructions généralement acceptées d’un emballage équatorial plus concentré des continents rhodiens, ainsi que les conditions médicales uniques du Néoprotérozoïque, se soient avérées être une sérendipité géologique périodique. la plupart des autres dans l’histoire de la Terre « , déclare le document de recherche.
Selon l’équipe, il s’agit de la première recherche à utiliser leur approche de modélisation thermochronologique pour étudier une période de temps qui s’étend bien au-delà d’un milliard d’années. À l’avenir, l’équipe répétera son travail sur d’autres continents, où elle espère tester davantage ces hypothèses sur la façon dont la Grande Discorde a été créée et préservée.
Selon l’équipe, la résolution des différences dans la recherche est essentielle pour comprendre l’histoire ancienne de la Terre et l’interdépendance des processus climatiques, tectoniques et biogéochimiques.
« Le fait qu’il y ait eu une érosion tectonique le long des bords du craton n’exclut pas la glaciation », a déclaré McDannell. « Les non-conformités sont des caractéristiques composées, et nos travaux suggèrent que l’érosion cryogénique a été un contributeur clé, mais il est possible que l’érosion antérieure et ultérieure ait été impliquée dans la formation de la surface non conforme à différents endroits. » Une revue générale nous en dira plus. »
William Guenthner de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign ; Peter Zeitler de l’Université Lehigh ; et David Shuster de l’Université de Californie à Berkeley et du Berkeley Geochronology Center ont co-écrit l’article.
Sources :
