La curieuse formation du rift est-africain révélée par l'ordinateur

De nombreux rifts continentaux sont magmatiques, c'est-à-dire jalonnés de volcans ou de fissures avec effusions de laves. Mais pourquoi certains ne le sont pas ? Cette observation a déclenché un débat sur le mécanisme qui détermine le rifting continental, autrement dit la rupture continentale comme celle qui a conduit à l'ouverture de l'Atlantique, par exemple.

Sur la base de l'observation des rifts magmatiques, certains auteurs proposent que le rifting continental soit le résultat de l'ascension de panaches mantelliques profonds (roches chaudes du manteaumanteau remontant vers la surface). C'est le modèle dit « actif ». Pour d'autres, sur la base de l'observation des rifts faiblement magmatiques, les rifts continentaux résulteraient de l'étirement de la lithosphère continentale sous l'effet des forces tectoniques lointaines, c'est-à-dire de la tectonique des plaques : c'est le rifting « passif ».

Expérience numérique vue en 3D à gauche et en surface à droite. À gauche : la lithosphère est en violet, le manteau en marron, le panache venu du manteau en rouge. Le bloc dans la lithosphère représente le craton. L’expérience se déroule entre 1 million d’années en haut, jusqu’à 10 millions d’années en bas. Au cours du temps le panache contourne le craton (ici vers la gauche) et deux ensembles de fissures apparaissent (deux rifts). Celui du gauche (est) est fortement magmatique (rouge). © Koptev et al., Nature Geoscience

Les modèles de rifting actif et passif réconciliés

La partie centrale du rift est-africain est un laboratoire naturel pour étudier le rifting continental, car elle juxtapose des branches magmatique (est) et peu magmatique (ouest) de chaque côté du craton tanzanien. Une équipe de chercheurs de l'ISTeP (CNRS, UPMC), du laboratoire de géologie de l'ENS (CNRS, ENS) et de l'ETH de Zurich a cherché à comprendre ce comportement contrasté à l'aide d'un modèle numériquemodèle numérique 3D à haute résolutionrésolution prenant en compte la température et les propriétés mécaniques de la lithosphère et du manteau. Le modèle simule l'ascension d'un panache de roches du manteau sous un craton continental en contexte faiblement extensif.

Ces simulations montrent que le panache est dévié par la racine du craton et préférentiellement canalisé le long d'une de ses bordures. Ceci provoque le développement concomitantconcomitant d'un rift magmatique et d'un autre peu magmatique de part et d'autre du craton. Les expériences numériques montrent de nombreuses analogiesanalogies avec l'évolution observée du rift est-africain central. Elles réconcilient les modèles de rifting actif et passif au sein d'un même cadre dynamique et démontrent que des rifts magmatiques et peu magmatiques peuvent se développer dans des environnements géotectoniques similaires. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Geoscience.