Paléogéographie à l'Ediacarien, dynamique du manteau et grande dérive du pôle de rotation

par Boris Robert

Thèse de doctorat en Géophysique

Sous la direction de Marianne Greff et de Jean Besse.


  • Résumé

    L'évolution paléogéographique à l'Ediacarien (635-542 Ma) est dominée par la dispersion finale du supercontinent Rodinia formé il y a 1 Ga, et par la formation du Gondwana qui sera un élément constitutif majeur du supercontinent Pangée. Pour cette période géologique, les reconstructions paléogéographiques sont très débattues principalement à cause du faible volume de données paléomagnétiques de bonne qualité. La base de données la plus documentée mais aussi la plus problématique provient du continent Laurentia dans laquelle de très grandes et rapides oscillations des pôles paléomagnétiques sont observées sur la période 615 à 565 Ma. Si ces oscillations sont interprétées en terme de mouvement des continents, Laurentia aurait parcourue plusieurs aller-retours entre les pôles et l'équateur en atteignant des vitesses extrêmement rapides qui ne sont pas envisagées par des mécanismes tels que la tectonique des plaques. D'autres hypothèses moins conventionnelles ont été proposées telles qu'un champ magnétique dominé par l'alternance entre un dipôle équatorial et un dipôle axial ou par des épisodes de True Polar Wander (TPW), impliquant le mouvement global de la Terre solide par rapport à son axe de rotation. Si ce genre de mécanismes s'est produit au cours de l'Ediacarien, les oscillations paléomagnétiques observées sur Laurentia devraient être des oscillations globales et par conséquent être observées aux mêmes âges sur d'autres continents. Pour tester le caractère global de ces oscillations, nous avons mené une étude paléomagnétique sur des séries volcaniques édiacariennes et cambriennes au Maroc, qui proviennent donc d'un autre continent, le craton ouest africain. L'analyse des directions paléomagnétiques enregistrées dans ces roches nous a permis d'identifier une réaimantation d'âge Hercynien et deux autres composantes paléomagnétiques que nous interprétons d'âge Ediacarien/Cambrien. À partir de ces résultats et d'une sélection de pôles effectuée depuis la littérature, nous avons construit un chemin de dérive apparent des pôles pour le craton ouest africain dans lequel nous avons identifié une grande oscillation du pôle entre 615 et 565 Ma, comparable à une de celles observées sur le continent Laurentia. Cette oscillation est par ailleurs aussi observée sur d'autres continents aux mêmes âges et est cohérente avec les contraintes géologiques sur la position relative des continents. Cette grande dérive du pôle semble donc être une oscillation globale et implique des vitesses compatibles avec les hypothèses de TPW ou d'oscillations entre un champ magnétique dominé par un dipôle équatorial et un dipôle axial. À partir des paléogéographies proposées dans cette étude pour l'Ediacarien, nous avons testé l'hypothèse de TPW en utilisant un modèle simple de dynamique du manteau. Nos résultats sont compatibles avec l'hypothèse du TPW durant l'Ediacarien même si nous n'excluons pas que des oscillations du champ magnétique se soient produites au cours de cette période.


  • Résumé

    The paleogeographic evolution during the Ediacaran is dominated by the dispersion of Rodinia and the assembly of Gondwana. Paleogeographic reconstructions for this epoch are still highly debated due the low amount of reliable paleomagnetic data. The most documented but also the most problematic database cornes from the continent Laurentia which displays fast large oscillations of the paleomagnetic poles from high to low latitudes between 615 and 565 Ma. Such oscillations, if interpreted as plate drift, imply extremely high plate velocities which are inconsistent with plate tectonics. Less conventional hypothesis have been proposed in literature such as the oscillation of a magnetic field dominated by an equatorial and an axial dipole or True Polar Wander episodes, the latter implying large tumbling of the bulk Earth with respect to its spin axis. If one of these two mechanisms occurred, the rapid and large oscillations observed for Laurentia should be recorded in any other rocks of the same age from other continents. In this study, we tested these hypotheses by bringing new paleomagnetic data on Ediacaran and Cambrian volcanic series from another continent, the West African Craton (WAC). We identified a Hercynian remagnetization and two paleomagnetic components which could be of Ediacaran/Cambrian age. By comparing these results with those from literature, we constructed an apparent polar wander path for the WAC where we identified a large oscillation from 615 to 565 Ma, comparable to one of those observed for Laurentia. This oscillation is also observed in other continents and is consistent with geological constraints on the relative position of these continents. Therefore, it seems that this oscillation is a global feature and implies velocities compatible with the TPW hypothesis or with the oscillation of an Earth magnetic field dominated by an equatorial and axial dipole. We tested the True Polar Wander hypothesis by integrating the paleogeographic reconstructions we propose in this study into simple mantle dynamics models. These results seem compatible with such a mechanism even if we cannot exclude that perturbations of the Earth magnetic field could have occurred during the Ediacaran.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VIII-226 p.)
  • Annexes : 215 réf.

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  • Cote : TS (2016) 051
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