L’étude du champ magnétique terrestre tel qu’il est enregistré dans les roches a été une clé importante pour reconstituer l’histoire des mouvements des plaques. Nous avons déjà vu comment l’enregistrement des inversions magnétiques a permis de confirmer l’hypothèse de l’étalement des fonds marins. Le concept des trajectoires d’errance polaire apparente a été utile pour déterminer la vitesse, la direction et la rotation des continents.
L’errance polaire apparente
Pour illustrer l’idée d’errance polaire, imaginez que vous avez un volcan composite sur un continent comme celui du croquis ci-dessous. Je vous assure que le croquis sera mieux compris si vous regardez également le screencast dans lequel je parle pendant que je le dessine.
Squisse d’errance polaire apparente
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Pour illustrer une trajectoire d’errance polaire apparente, disons que nous avons la Terre ici, et qu’elle a ses pôles comme ça, exactement comme ils sont aujourd’hui. Les lignes de champ magnétique vont comme ça. Et disons que nous avons un continent ici. Il ressemble à ça. Il y a un volcan sur ce continent et c’est un volcan composite. Un volcan composite crache de la lave et construit progressivement le flanc de la montagne avec ses coulées de lave, comme ceci. Voici la lave qui descend de ce côté. Imaginons que nous soyons géologues, que nous allions sur ce volcan et que nous prenions des échantillons de ces coulées de lave. On va zoomer sur ces coulées de lave ici. L’échantillon le plus haut de la coulée de lave, nous l’appellerons le vert ici. En dessous de cette coulée verte, il y a une coulée de lave plus jaune-orange et en dessous, il y a la plus ancienne. Nous avons un magnétomètre et nous pouvons donc essayer de déterminer dans quelle direction toutes ces coulées de lave pensaient que le nord se trouvait lorsqu’elles se sont formées et refroidies. Disons que la rouge pointe dans cette direction et que la jaunâtre ressemble à ça. La verte s’est formée pendant le champ comme aujourd’hui, donc son nord est comme ça. Il y a deux explications possibles de la façon dont cela a pu se produire. Nous allons les dessiner ici. L’explication 1 est que les pôles se sont déplacés et que le continent est resté au même endroit. Dans ce cas, on a un continent qui se trouve ici. Quand la lave la plus récente s’est formée, cette substance verte, le pôle était juste ici, où il est aujourd’hui. Mais à l’époque où ce volcan produisait la lave jaune, le pôle était à un endroit légèrement différent. C’était plutôt par ici. La plus ancienne coulée de lave enregistre un pôle qui était plutôt dans cette direction. Dans ce cas, nous nous retrouvons avec ce que nous appelons une trajectoire polaire apparente. Au fil du temps, de l’époque précédente à aujourd’hui, le pôle s’est déplacé dans cette direction. L’autre possibilité est que le continent se soit déplacé et que le pôle soit resté au même endroit. Dans ce cas, le continent vert d’aujourd’hui serait ici. Lorsque cette lave a gelé, elle pointait vers le nord, en direction du pôle nord. À l’époque où cette lave jaune s’est formée, si le pôle était au même endroit, le continent aurait dû se trouver ici, quelque part comme ça, car sa lave a gelé en pointant vers le nord, mais au fil du temps, lorsque ce continent s’est déplacé vers sa position actuelle, la lave étant toujours gelée en place, elle pointe maintenant dans une direction différente qui n’est plus celle du nord. Si nous remontons encore plus loin dans le temps, vers la lave rouge, alors le continent a dû se trouver dans une position semblable à celle-ci. Lorsque sa lave s’est formée, elle pointait vers le nord, puis lorsque le continent a effectué cette rotation, cette lave était déjà gelée sur place, de sorte que la direction qu’elle indique n’est pas la même que celle du nord actuel. Nous pouvons construire un chemin – un chemin apparent d’errance si vous voulez – du continent. Nous pouvons voir que le continent a dû aller à peu près comme ceci. C’est dans la direction opposée de celle que nous avons construite auparavant.
Ce volcan entre en éruption de temps en temps, et quand sa lave se solidifie et refroidit, elle enregistre la direction du champ magnétique terrestre. Un géologue armé d’un magnétomètre pourrait prélever des échantillons à travers les couches de lave solidifiée et ainsi suivre la direction et l’intensité du champ sur toute la durée des temps géologiques enregistrés par ce volcan. En fait, les géologues l’ont fait et ils ont découvert que la direction du pôle nord n’était pas stationnaire dans le temps, mais qu’elle s’était plutôt déplacée. Il y avait deux explications possibles à cela :
- soit le pôle était stationnaire et le continent s’était déplacé au fil du temps, soit
- le continent était stationnaire et le pôle s’était déplacé au fil du temps.
L’écartement des planchers sauve la mise !
Avant que la tectonique des plaques ne soit acceptée, la plupart des géologues pensaient que le pôle devait avoir bougé. Cependant, une fois que de plus en plus de mesures ont été faites sur différents continents, il s’est avéré que toutes les différentes trajectoires d’errance polaire ne pouvaient pas être réconciliées. Le pôle ne pouvait pas être à deux endroits à la fois, et de plus, les fonds océaniques enregistraient tous soit le nord soit le sud, mais pas les directions intermédiaires. Alors comment des laves du même âge sur des masses terrestres différentes pouvaient-elles indiquer des directions historiques du pôle nord différentes les unes des autres ? Une fois que l’étalement des fonds marins a été reconnu comme un mécanisme viable pour déplacer la lithosphère, les géologues ont réalisé que ces « trajectoires apparentes d’errance polaire » pouvaient être utilisées pour reconstruire les mouvements passés des continents, en utilisant l’hypothèse que le pôle était toujours à peu près au même endroit (sauf pendant les inversions).
Calcul d’une latitude paléomagnétique
L’exemple de mon fabuleux dessin donne une description assez vague de l’idée derrière l’utilisation des données paléomagnétiques pour reconstruire les anciennes positions des continents, mais comment fait-on réellement ? Nous utilisons des magnétomètres.
L’angle entre le champ magnétique de la Terre et l’horizontale est appelé l’inclinaison magnétique. Comme la Terre est un corps rond dans un champ dipolaire, l’inclinaison dépend directement de la latitude. En fait, la tangente de l’angle d’inclinaison est égale à deux fois la tangente de la latitude magnétique, qui est la latitude à laquelle se trouvait la roche magnétisée en permanence lorsqu’elle s’est magnétisée. Par conséquent, étant donné la connaissance de votre emplacement actuel et une lecture magnétométrique de l’inclinaison de votre élément géologique d’intérêt, comme une coulée de basalte, vous pouvez calculer la latitude magnétique au moment de sa formation, la comparer à votre emplacement actuel et déterminer combien de degrés de latitude votre emplacement actuel s’est déplacé depuis que cette roche s’est refroidie.