Volcans et biodiversité font parfois bon ménage
Article scientifique "Plate tectonic influences on Neoproterozoic-early Paleozoic climate and animal evolution"

 

Auteurs: McKenzie N.R., Hughes N.C., Gill B.C. et Myrow P.M.
Journal: Geology, Février 2014, Vol 42, pp127-130.


N'oubliez pas d'aller voir les questions à la suite du résumé de cet article....

Un court texte, des figures, une mini vidéo, des questions-réponses.

Résumé de l'article scientifique

Pourquoi la diversité des espèces a-t-elle évolué par bonds soudains dans le passé? Que s’est-il produit il y a 470 millions d’années (Ma) pour qu’il y ait une grande explosion de la biodiversité marine? Selon les auteurs, les volcans seraient en cause alors que se formait un supercontinent, le Gondwana.

Les chercheurs ont utilisé des grains de zircon (formule chimique ZrSiO₄) pour cette étude. Les zircons sont des minéraux très résistants qui se forment lors d’éruptions volcaniques dont le magma est riche en silice et en carbonates. Ces magmas siliceux sont présents dans les régions où le fond de l’océan glisse sous un continent (Figure 1). L’enfoncement de la croûte océanique sous le continent ne se fait pas sans friction et provoque de nombreuses éruptions volcaniques alignées sur le continent, comme par exemple celle de la chaine des Andes aujourd’hui. Les géologues parlent d’arcs volcaniques continentaux.

En scrutant l’âge des grains de zircon, qui se retrouvent avec le temps transportés dans des roches sédimentaires, les scientifiques en ont déduit que le volcanisme était intense entre le début du Cambrien il y a 540 Ma et le milieu de l’Ordovicien il y a 480 Ma (Figure 2); ce volcanisme rejette dans l’atmosphère une grande quantité de CO₂ car son magma traverse la croûte continentale riche en carbonates. Qui dit CO₂ dit gaz à effet de serre, et donc réchauffement de la planète.

Les scientifiques ont donc voulu ensuite relier la présence de CO₂ avec les extinctions et les épanouissements des premières espèces d’organismes multicellulaires. Les géologues pensent qu’avant 540 Ma, malgré que la terre ressemblait à une boule de glace, certains organismes multicellulaires étaient déjà apparus; ils ont aussi remarqué la faible quantité de zircons datés de cette époque. Cette période a été interprétée comme une période ayant eu peu de collisions continentales.

Par contre, de nombreux grains datés du Cambrien ont été retrouvés: ils seraient associés à des collisions brutales lors de la formation du supercontinent Gondwana. Selon les chercheurs le volcanisme provoqué par ces collisions aurait alors élevé la température globale sur terre au Cambrien et aurait permis une explosion de la vie. Mais la température a continué à augmenter et les espèces vivantes ont commencé à avoir de la difficulté à supporter une telle chaleur. Certaines ont disparu.

Il y a environ 480 Ma, moins de zircons de cet âge ont été retrouvés: les collisions continentales se sont arrêtées, l’activité volcanique a ralenti. La température globale a diminué et les espèces en ont profité pour s’épanouir dans les océans.

Définitions

supercontinent (nom masculin)

Un supercontinent est une masse continentale de grande envergure, pouvant rassembler l’ensemble des continents sur Terre ou au moins ceux se retrouvant dans un hémisphère. Plusieurs supercontinents se sont formés dans l’histoire de la terre. Le plus récent supercontinent est la Pangée, formée il y a environ 300 Ma.

arc volcanique continental (nom masculin)

Un arc continental représente une région active où une plaque océanique rencontre une autre plaque (continentale ou océanique) et s’enfonce dessous. Cet enfouissement provoque de nombreux tremblements de terre mais aussi un volcanisme intense comme celui des Andes aujourd’hui. Les volcans alignés y sont explosifs et riches en CO₂.

Figures

Figure 1: Arc volcanique

Figure 2: 470 millions d'années = une période géologique d'épanouissement pour les espèces marines

Minividéo

Voici une courte vidéo qui vous explique l'essentiel de l'article scientifique. Bon visionnement! 

Quelques questions

• A- Les zircons utilisés par les chercheurs se sont formés:
  1) dans les roches sédimentaires.
  2) dans les roches volcaniques.

• B- Les arcs volcaniques se forment:
  1)  en plein milieu de la croûte océanique.
  2) dans une région d'enfoncement de la croûte océanique.

• C- Au Cambrien les extinctions de masse ont été provoqués par:
  1) un réchauffement trop intense.
  2) un refroidissement trop intense.

• D- À l'Ordovicien, l'épanouissement des espèces serait dû à:
  1) un réchauffement du climat.
  2) un refroidissement du climat.

Réponse aux questions

A-2. Les zircons cristallisent dans des roches volcaniques d'arcs volcaniques;
B-2. Les arcs volcaniques se forment dans les régions de convergence entre un océan et un continent ou un océan et un autre océan;
C-1. Les collisions continentales nombreuses ont produit un volcanisme intense. Ce dernier a dégagé du CO2 qui a réchauffé le climat. Le climat est devenu trop chaud pour certaines espèces qui ont disparu;
D-2. Un refroidissement du climat, par diminution des collisions continentales a permis l'épanouissement de nombreuses espèces marines.