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Un nouveau modèle pour expliquer l'extinction du Permien-Trias

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La crise biologique du Permien-Trias semble coïncider avec de gigantesques épanchements basaltiques en Sibérie. Une énigme, liée à la génération du panache mantellique approprié pour expliquer tout à la fois ces épanchements et la grande extinction qui en a probablement résulté, a peut-être trouvé sa solution, publiée dans Nature.

Les épanchements basaltiques massifs du Kilauea en 1983 donnent une faible idée de ce qui s'est passé en Sibérie il y a 250 millions d'années environ. © Daniel Joseph Johnson

Il y a environ 250 millions d'années, lors de la crise du Permien-Trias, pas loin de 95 % des espèces marines et 70 % des espèces terrestres disparaissent. Pour autant qu'on le sache, c'est la plus grande crise biologique ayant frappé la biosphère. Il semble qu'elle ait favorisé l'essor des dinosaures, qui eux-mêmes disparaîtront à l'occasion d'une autre extinction massive, celle du Crétacé-Tertiaire. Dans les deux cas, il est troublant de constater que se sont produits, presque simultanément, des grands épanchements basaltiques formant ce qu'on appelle des Grandes Provinces Ignées ou Large Igneous Provinces (LIP) en anglais.

C'est ainsi que l'on trouve en Sibérie de telles LIP, des trapps, similaires à celles du Deccan en Inde. Les trapps se mettent en place en moins d'un million d'années et sur des surfaces de plusieurs centaines de kilomètres carrés, on trouve des couches de laves refroidies pouvant parfois atteindre les 4 kilomètres d'épaisseurs.

L'idée est que de tels épanchements ont dû s'accompagner de libérations massives de gaz à effet de serre, déclenchant un réchauffement climatique catastrophique, cause des extinctions. Toutefois, les tentatives de modélisation quantitative du phénomène se heurtaient en particulier à deux problèmes pour les trapps de Sibérie.

Une vue des trapps de Sibérie. © johnnyrook1-Photobucket Corporation

En effet, ces épanchements sont en théorie causés par la remontée d'un important panache mantellique. Ce dernier aurait dû provoquer un soulèvement important de la zone où la lave s'est épanchée, plus important que ce qui a été observé. En outre, le dégazage du magma du panache n'aurait pas été suffisant pour générer l'effet de serre requis pour frapper aussi durement la biosphère de l'époque.

Des chercheurs du Centre de recherche allemand GFZ des géosciences en collaboration avec des géochimistes de l'université Fourier de Grenoble, de l'Institut Max Plank à Mayence et des instituts Vernadsky, Schmidt et  Sobolev de l'Académie des sciences russe, viennent de publier un article dans Nature (donné en lien ci-dessous) qui propose un nouveau modèle capable de résoudre ces difficultés.

Un morceau de plaque océanique

Les chercheurs commencent par postuler qu'un morceau de croûte océanique subductée s'est retrouvé dans le panache mantellique. Constitué d'éclogite, ce morceau a conduit à un magma plus dense que celui qui se serait formé uniquement par fusion de la péridotite du manteau. La poussée d'Archimède du panache étant plus faible, cela aurait conduit à une élévation de la région des trapps moins importante. L'éclogite fondant à une température plus basse, il en aurait résulté une plus grande quantité de magma et donc de lave en surface que dans le cas d'un panache plus classique. Surtout, la croûte océanique étant riche en carbonates et halogènes, un dégazage là aussi plus important aurait été observé.

De façon intéressante, le modèle numérique utilisé par les chercheurs prédit une extinction importante avant le pic des éruptions en surface, en accord avec ce qui est observé, aux imprécisions de datation près.

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