Les séismes lents peuvent déclencher des secousses puissantes

Les séismes lents peuvent déclencher des secousses dans les zones de subduction

Dans les zones de subduction, où une plaque tectonique plonge sous une autre, des glissements lents et imperceptibles appelés « séismes lents » peuvent déclencher un peu plus loin des secousses puissantes. C’est ce que viennent de montrer des chercheurs du CNRS, de l’Université Grenoble Alpes et de l’IRD, en collaboration avec des collègues de l’université de Mexico (Mexique). Leur étude est publiée le 3 octobre 2016 dans la revue Nature Geoscience.

NB: voir le cours sur la tectonique des plaques

Les séismes lents ont été découverts il y a une vingtaine d’années

Les séismes lents sont des glissements imperceptibles qui durent quelques semaines à quelques mois, ne génèrent pas d’ondes sismiques et ne provoquent pas de dégâts.
Pourtant, ils peuvent libérer autant d’énergie qu’un séisme de magnitude 7,5. Comprendre ces glissements lents et leurs relations avec les séismes ordinaires est donc fondamental pour mieux évaluer le risque sismique. Or, pour la première fois, des chercheurs viennent de démontrer qu’un séisme lent peut déclencher un séisme classique. Les chercheurs de l’Institut des sciences de la Terre (CNRS/Université Grenoble Alpes/IRD/Université Savoie Mont Blanc/IFSTTAR)1, avec des collègues de l’université de Mexico, ont montré que le séisme de magnitude 7,3 qui s’est produit à Papanoa le 18 avril 2014 était la conséquence d’un glissement lent initié deux mois plus tôt dans la région d’Acapulco (État mexicain de Guerrero).
séismes subduction

© Nathalie Cotte / CNRS. Séismes:Une station GPS permanente au cœur de la lacune sismique de Guerrero, surplombant la baie d’Acapulco (ACAP).

 

 

 

Les géophysiciens auteurs de la découverte travaillent depuis de nombreuses années dans cette zone côtière, où la plaque océanique des îles Cocos passe sous la plaque nord-américaine.

Plaques tectoniques

Voir le communiqué de presse du CNRS:cp_seismes_lents_web
séismes

@Nathalie Cotte / CNRS.
Une station GPS permanente, sur le toit de l’école de Papanoa, lieu de l’épicentre du séisme d’avril 2014 (station PAPA).

Pour en savoir plus : Connaissez-vous les séismes lents ? un article de CNRS le Journal paru le 7 avril 2016.

Bon anniversaire Lucy, petite australopithèque …

Lucy devient l’une des stars de la nouvelle galerie de paléontologie et de préhistoire du musée national d’Éthiopie, galerie qui a ouvert ses portes à Addis Abeba le 3 décembre …

Lucy reste la plus connue, bien que d’autres squelettes aient été découverts depuis 1974 ….

Souvenons nous… Il y a quarante ans … Lucy venait d’être découverte

© National Museum of Ethiopia  Reconstitution de Lucy, squelette d'Australopithecus afarensis daté à 3,2 millions d'années. Cette reconstitution accueille le public à l'entrée de la nouvelle exposition.

© National Museum of Ethiopia Reconstitution de Lucy, squelette d’Australopithecus afarensis daté à 3,2 millions d’années. Cette reconstitution accueille le public à l’entrée de la nouvelle exposition.

Lucy, répertoriée sous le code AL 288-1, a été découverte (par Yves Coppens, Donald Johanson et Maurice Taïeb ) le 30 novembre 1974 à Hadar sur les bords de la rivière Awash en Ethiopie; elle appartient à l’espèce Australopithecus Afarensis qui a vécu entre -3,7 et -2,9 MA.

Pourquoi ce surnom ?

Les archéologues écoutaient la chanson des Beatles Lucy in the Sky with Diamonds le soir sous la tente, en répertoriant les ossements qu’ils avaient découverts.

Tout d’abord, quelques explications : plusieurs  espèces fossiles témoignent de l’évolution de la lignée humaine* . Elles sont réparties en deux genres principaux : Australopithecus et Homo.

-Les australopithèques ont acquis une bipédie permanente; ils ont été retrouvés en Afrique.

-Le genre Homo, très diversifié, est caractérisé par une augmentation progressive de la capacité crânienne et une régression de la face. .. les fossiles identifiés avec certitude sont tous africains. L’homme moderne, Homo sapiens, est la seule espèce actuelle du genre Homo: Il est apparu en Afrique ou au Proche-Orient et a colonisé tous les continents. Homo sapiens présente des caractères dérivés qui lui sont propres.

*La lignée humaine :

La découverte de restes fossiles présentant des caractères dérivés partagés avec l’espèce humaine actuelle permet de proposer une histoire évolutive de la lignée humaine.

La « lignée humaine » représente toute l’histoire évolutive des Homininés à partir du plus récent ancêtre commun  à l’Homme et au Chimpanzé. ( la lignée humaine est figurée en rouge sur le schéma ci-dessous):

NB: des données moléculaires témoignent d’une  parenté  étroite entre l’Homme, le Chimpanzé et le Bonobo  qui partagent 99,99 % de leur matériel génétique et par conséquent ont un ancêtre commun très récent.
Remarque : Cet ancêtre commun n’est ni un Chimpanzé, ni un bonobo, ni un homme !!!

lignée humaine

L’évolution de cette lignée n’est pas linéaire mais buissonnante car des espèces fossiles différentes ont coexisté alors que l’état d’évolution de leurs caractères était différent.

Une autre représentation montrant  la lignée humaine buissonnante :

lignée humaine

Voir ici une animation montrant la « lignée humaine » buissonnante

localisation de la découverte

Lucy: reconstitution de Win Munns

 

Source Ac-dijon A .Gallien

Aux côtés de Lucy sont aussi présents :

  • Ardi

couv_science

 

Ardi le plus ancien squelette d’hominidé connu à ce jour. Datant de 4,4 millions d’années, il a été découvert en Éthiopie.

Les résultats de son étude (publiés en 2009) ont apporté des informations fondamentales sur le dernier ancêtre commun aux humains et aux chimpanzés et sur les tendances évolutives des différentes lignées. 

 

 

Ardipithecus ramidus est un «mélange bizarre» de caractères archaïques et ceux qui sont propres à la lignée humaine.

Ardi_ramidus


« Avec ses 4,4 millions d’années, Ardi ne ressemblait pas à Lucy (plus jeune de 1 million d’années), mais pas non plus à un chimpanzé. Elle possédait un mélange bizarre de caractères très archaïques et de traits seulement observés dans notre propre lignée d’Homininés. Ainsi, tous les Homininés ultérieurs, dont Lucy, ont un gros orteil aligné sur les autres doigts de pied ( … ). Le gros orteil d’Ardi, lui, s’écarte sur le côté, comme ceux des grands singes (ce qui est plus pratique pour s’agripper aux branches). Mais le pied d’Ardi était aussi pourvu d’un petit os, le peroneum, qui rend la voûte du pied plus rigide ( … ) pour obtenir la force de levier nécessaire à la marche bipède. En outre, le bassin d’Ardi est celui d’un primate archaïque en train de devenir humain ( … ). Chez Lucy, voilà 3,2 millions d’années, les os des hanches étaient devenus à la fois plus larges et plus courts. Le bassin du chimpanzé, au contraire, est long et étroit, et fournit un appui plus ferme pour grimper. Le haut du bassin d’Ardi est court et large, et présente d’autres traits rarement constatés en dehors des Homininés. « 
D’après National Geographic France, juillet 2010

  • Selam

selam© National Museum d’Ethiopia, Addis Abeba

Selam est un autre fossile exceptionnel trouvé en 2000 dans la même région que Lucy. Le squelette quasi complet de ce bébé australopithèque âgé de 3,4 millions d’années a permis de mieux comprendre le mode de croissance de l’espèce Australopithecus afarensis ( il appartient à la même espèce que Lucy)

 

 

 

La galerie accueille également les plus anciens représentants de notre espèce, des Homo sapiens vieux de 160 000 ans, et les plus anciens outils au monde.

La nouvelle galerie présente également  l’impact des changements environnementaux drastiques des derniers millions d’années sur l’évolution du vivant.

L’objectif est de sensibiliser le public éthiopien et international à ce phénomène d’une urgente actualité.

Un article dans Pour la Science (2014) retrace les conséquences d’un changement climatique sur la lignée humaine

climats-hominines

 

arton5994Un petit clin d’œil à Lucy: la BD Lucy

« Adossé à un solide cadre scientifique, sous le contrôle bienveillant du célèbre professeur Yves Coppens, découvreur de la vraie Lucy, Patrick Norbert livre un récit à la fois sensible et humaniste, original, parfaitement crédible et d’un réalisme à couper le souffle ! »voir l’article en entier ici 

Source partielle de l’article  : communiqué du CNRS: Lucy

Les relictes sont-elles des « fossiles vivants » ? …

Le concept de  relicte ou « fossile vivant » est fascinant mais à manier avec précaution:

Des chercheurs français de l’Institut de Systématique, Evolution et Biodiversité – ISYEB (Muséum national d’Histoire naturelle/CNRS/UPMC/EPHE/IRD) et un chercheur néo-zélandais publient le 1er décembre 2014 dans la revue Trends in Ecology and Evolution, un article sur les problématiques d’analyses et les prudentes méthodologies d’étude à appliquer auprès des espèces relictes.

Les espèces relictes  ?

Les espèces relictes sont des espèces vivantes que l’on croyait éteintes et qui « sembleraient  » ne pas avoir évolué.

espèce relicte: le tuatara

Une espèce relicte: le tuatara  auteur Keresh

 

Nous les considérons souvent comme  des « fossiles vivants » (terme employé par Darwin), de véritables  espèces survivantes des temps anciens.

Plus précisément, les grands groupes d’organismes  auxquels elles appartenaient  étaient autrefois très répandus et ont aujourd’hui presque complètement disparus.

 

En 1859, dans l’Origine des espèces, Darwin écrivait à propos des fossiles vivants :

« Or, c’est dans l’eau douce que nous trouvons sept genres de poissons ganoïdes, restes d’un ordre autrefois prépondérant ; c’est également dans l’eau douce que nous trouvons quelques-unes des formes les plus anormales que l’on connaisse dans le monde, l’Ornithorynque et le Lépidosirène, par exemple, qui, comme certains animaux fossiles, constituent jusqu’à un certain point une transition entre des ordres aujourd’hui profondément séparés dans l’échelle de la nature. On pourrait appeler ces formes anormales de véritables fossiles vivants ; si elles se sont conservées jusqu’à notre époque, c’est qu’elles ont habité une région isolée, et qu’elles ont été exposées à une concurrence moins variée et, par conséquent, moins vive. (1859, Chapitre 4. Circonstances favorables à la production de nouvelles formes par la sélection naturelle.) « source Dinosauria

Quelques exemples d’espèces relictes : l’Ornithorynque, le Ginkgo, le Tuatara…

une espèce relicte : l'arbre aux mille écus,  ginko biloba

une espèce relicte : l’arbre aux quarante écus, le Ginkgo biloba . Auteur Tomasz Kuran aka Meteor2017 

De nombreux travaux présument souvent à tort que les relictes auraient gardé des caractères ancestraux ou qu’elles attesteraient de la permanence des peuplements dans leur localité de vie actuelle.

L’article publié aujourd’hui  par le CNRS montre que de telles hypothèses sont souvent démenties par des analyses statistiques prudentes basées sur les arbres de parenté moléculaires (phylogénies) et l’étude des fossiles (paléontologie).

Un article du muséum de Toulouse sur le cœlacanthe précise:

556px-Coelacanth1« Les espèces actuelles présentent de grandes ressemblances morphologiques avec les fossiles datant d’au moins 300 millions d’années. C’est ce qu’on a coutume d’appeler, selon une expression employée par Darwin, un « fossile vivant ». Aujourd’hui, cependant, beaucoup de biologistes rejettent ce terme car les créationnistes l’utilisent pour nier l’évolution. En effet, si l’aspect morphologique des cœlacanthes n’a pas beaucoup changé, il n’en est rien de leur génome, comme en atteste en particulier un article récent. Les auteurs suggèrent que l’absence de prédateurs et un environnement très calme pourraient rendre compte de cet apparent « immobilisme ». source Muséum de Toulouse « Moi le cœlacanthe, un fossile vivant ? Quelle hérésie ! »

Voir l’article: Evolution: le génome du cœlacanthe africain dévoilé….

Reconstituer le passé?

Ce travail est très délicat car nous possédons souvent que des bribes d’informations sur les processus évolutifs.

« Ces informations doivent être contrôlées par des échantillonnages et des analyses statistiques appropriés, comme si elles résultaient d’une expérience de laboratoire conduite avec un protocole construit a priori.L’origine récente ou ancienne de la relicte, ou la représentativité de sa localisation géographique, ne sont pas connues a priori et devraient être prudemment documentées. »source CNRS

Etudier en détail la relicte:

« Leur étude permet de documenter la pluralité des dynamiques de diversification ou d’extinction dans différents groupes d’organismes. Elles ont en outre une valeur « patrimoniale » exceptionnelle dans la conservation de la biodiversité puisqu’elles sont les uniques représentantes de vastes groupes d’organismes presque totalement disparus. » source CNRS

Télécharger le communiqué du CNRS: communique_de_presse_espece_relicte_ou_fossile_vivant_museum_national_d_histoire_naturelle(1)

Le lancement de la tectonique des plaques

– La tectonique des plaques ?

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tectonique: les plaques

Bilan

La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques rigides qui reposent sur l’asthénosphère moins rigide .

 Ces plaques se déplacent:

– 1 / elles s’écartent au niveau des dorsales océaniques où se forme le plancher océanique basaltique ( zone de divergence ).

-2 /  elles se rapprochent dans les zones de convergence:

  – La plaque la plus lourde (portant l’océan )  s’enfonce dans l’asthénosphère ( subduction ) au niveau des fosses océaniques .

  – Lorsque deux plaques s’affrontent ( collision ) des chaines de montagnes se forment .

– Tectonique des plaques et dérive des continents:

L’hypothèse de la dérive des continents  fut présentée par Alfred Wegener en janvier 1912,  elle bouleverse la vision de la Terre : elle défend l’idée essentielle du mobilisme :elle  explique que les continents se cassent, dérivent sur des milliers de kilomètres, et entrent en collision.  Elle reposait sur l’observation des continents, faute d’un mécanisme explicatif satisfaisant ; cette théorie  bousculait de nombreuses idées établies, Alfred Wegener ne réussit pas à faire reconnaître son point de vue .

La théorie de la tectonique des plaques a vu le jour à la fin des années 1960 : Elle reprend les conceptions mobilistes de Wegener,  les développe et leur fournit une assise théorique solide en s’appuyant sur l’hypothèse alors toute récente de l’expansion des fonds océaniques.

Pour aller plus loin :

 

 

– L’origine de la tectonique des plaques sur Terre est un événement critique dans l’histoire de notre planète.  ( voir le rappel du cours sur la tectonique des plaques ici et un  autre document, plus complexe, pour les professeurs )

– Comment l’étalement des continents primitifs a-t-il  lancé la tectonique des plaques?

Nicolas Coltice, chercheur au Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement (Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS/ENS de Lyon), en collaboration avec des chercheurs de l’Université de Sydney, ont récemment construit un modèle dynamique qui permet de décrire la formation des premiers continents et le démarrage de la tectonique des plaques il y a plus de 3 milliards d’années. Un article lié à cette découverte est publié dans la prestigieuse revue Nature ce jeudi 18 septembre 2014.

Communiqué de presse du CNRS:

La géologie de la Terre n’a aucun équivalent dans le système solaire : elle possède des continents et une tectonique des plaques. Les indices concernant leur formation sont confinés aux régions où se trouvent les plus vieilles roches de la planète : Canada, Groenland, Australie ou Afrique du Sud. Ces régions, âgées de plus de 3 milliards d’années, restent des curiosités géologiques car elles présentent une croûte continentale où se mélangent des types roches qui se forment aujourd’hui dans deux contextes différents: les rifts et les zones de subduction.
Les théoriciens suggèrent que la subduction, un phénomène clé de la tectonique des plaques, était presque impossible à cette époque (l’Archéen – entre 2.5 et 4.1 milliards d’années). En effet, la Terre était plus chaude et la croûte des fonds océaniques produite par les dorsales médio-océaniques aurait été 2 à 3 fois plus épaisse qu’aujourd’hui. Cette croûte étant plus légère que le manteau dans les 100 premiers kilomètres environ, elle aurait empêché les plaques de plonger dans les profondeurs de la planète, comme cela se passe aujourd’hui (sous le Japon ou les Andes par exemple).
Le modèle construit par les chercheurs du Laboratoire de Géologie de Lyon et de l’Université de Sydney est un modèle dynamique qui explique la complexité des roches des vieux continents et le démarrage de la subduction. Il s’appuie sur les hypothèses qui disent que la Terre était plus chaude et les grands plateaux volcaniques produits sur les fonds océaniques étaient plus épais qu’aujourd’hui.
Sur la base de ces hypothèses, corroborées par l’étude des roches archéennes, le modèle propose que les plateaux volcaniques (racine surmontée d’une croûte) sont instables vis à vis de la gravité du fait de leurs racines profondes plus légères que les roches environnantes. Ils s’étalent donc sous la surface à la manière d’un nuage de fumée atteignant un plafond, mais beaucoup plus lentement. En s’étalant pendant des dizaines de millions d’années, ils chevauchent les roches adjacentes qui, par conséquent, s’enfoncent dans le manteau. Ainsi, une subduction forcée a lieu jusqu’à l’arrêt de l’étalement du continent.
Pendant que le continent s’étale, les roches sous-jacentes remontent et commencent à fondre par décompression. Cette fusion explique la présence de certaines des roches magmatiques rencontrées dans les régions formées pendant la période de l’Archéen, qui se mélangent avec les roches produites par la subduction. Lorsque le phénomène s’arrête, le plateau volcanique a changé de visage et s’est transformé peu à peu en continent.
Cette avancée propose un nouveau cadre aux reconstitutions de l’environnement primitif de la Terre car le seul mécanisme de l’étalement d’une province magmatique permet de comprendre à la fois le démarrage de la tectonique des plaques et la formation des premiers continents, questions fondamentales jusqu’alors traitées séparément dans les recherches scientifiques.

tectoniqueLégende de la figure : résultat d’un calcul numérique de démarrage de la tectonique des plaques. Il s’agit d’une coupe d’un modèle du manteau de la Terre allant jusqu’à 700km de profondeur. La température est représentée par le dégradé du bleu (froid) au rouge (chaud). Un plateau volcanique est présent initialement. Il s’étale petit à petit jusqu’à forcer la subduction de la lithosphère océanique adjacente. Pendant l’étalement, le manteau sous le continent se décomprime et par conséquent fond partiellement. Lorsque la subduction s’arrête et que le continent ne s’étale plus, ce dernier est stabilisé et l’épisode de type tectonique des plaques peut s’interrompre.
Références :
Nature – 18/09/2014 – “Spreading continents kick-started plate tectonics “
Patrice F. Rey – Earthbyte Research Group, School of Geosciences, The University of Sydney
Nicolas Coltice – Laboratoire de géologie de Lyon (Université Claude Bernard Lyon 1 / CNRS / ENS de Lyon)
Nicolas Flament – Earthbyte Research Group, School of Geosciences, The University of Sydney