Étiquette : lithosphere

Accélération de la fracturation de l’Afrique // The splitting of Africa is accelerating

La région du lac Turkana, située au nord du Kenya, est l’un des sites les plus importants au monde pour l’archéologie et la paléoanthropologie.

Vue du lac Turkana (Source : NASA)

Sa richesse en fossiles d’hominines est exceptionnelle : y ont été retrouvés de nombreux restes d’Homo habilis et d’Homo erectus, qui marquent l’aube du genre Homo. Des fossiles d’espèces plus archaïques (australopithèques par exemple) ont également été retrouvés, en association avec les plus anciens outils en pierre taillée découverts à ce jour.

Crânes d’Homo erectus découverts dans le rift du Turkana. Crédit photo : John Rowan / Science et Avenir)

La région n’attire toutefois pas que les archéologues. Elle revêt également un intérêt majeur pour les géologues. Le lac Turkana est en effet niché dans le Rift est-africain, une longue dépression qui s’étend du nord au sud sur plus de 6 000 kilomètres depuis la mer Rouge jusqu’au Mozambique.

Source : Wikipedia

Ce vaste fossé d’effondrement se forme par le lent écartement de la plaque africaine et la plaque somalienne. Le Rift est-africain marque ainsi l’endroit d’une future limite de plaque, qui donnera naissance à un nouvel océan.

Actuellement, les deux blocs continentaux s’éloignent l’un de l’autre à une vitesse d’environ 4,7 millimètres par an. Ce « rifting » s’accompagne d’un amincissement progressif de la croûte continentale qui rappelons le, mesure en moyenne 35 kilomètres d’épaisseur. Lors d’un épisode de rifting, elle va s’amincir, éventuellement jusqu’à sa rupture via le développement de nombreuses failles. On parle alors de « breakup ». Cette rupture, qui va se propager jusqu’à la base de la lithosphère, va permettre la mise en place d’un nouveau centre d’accrétion océanique. C’est ainsi que naissent les océans et que les continents se fragmentent.

Le rift est-africain est l’un des rares endroits au monde où l’on peut observer en direct ce mécanisme, qui a modelé la géographie terrestre depuis la mise en route de la tectonique des plaques, il y a environ 3 milliards d’années. Il avait été fort bien documenté dans les années 1950 par Haroun Tazieff qui avait observé à bord de la Calypso du commandant Cousteau, une dorsale active dans le fond de la mer Rouge. En survolant la dépression du Danakil situé au nord de l’Afar quelques années plus tard, il comprit être en présence d’un rift émergé avec des failles ouvertes sur plusieurs mètres et des émissions de fumerolles.

En 2026, une équipe de chercheurs vient de faire de nouvelles découvertes qui aident à caractériser ce rift et à prédire son évolution future. Leur étude a été publiée dans la revue Nature communications.

Tous les épisodes de rifting ne mènent pas forcément à la rupture continentale. Il existe dans le monde de nombreux exemple de rifts « avortés », dont l’évolution vers la rupture finale n’a pas abouti. C’est le cas du fossé Rhénan.

Toutefois, le rift du Turkana semble en passe de parvenir à ce breakup. L’imagerie sismique réalisée dans cette région révèle que la croûte est bien plus fine qu’on ne le pensait auparavant. Le processus de rifting est ici dans une phase relativement avancée qu’on appelle le « necking ». Le long de l’axe du rift, la croûte continentale ne mesure en effet plus que 13 kilomètres d’épaisseur. La phase de necking se caractérise par un amincissement brutal de la croûte, la perte des niveaux ductiles profonds qui accommodaient jusqu’alors principalement la déformation, et le couplage mécanique entre la croûte et le manteau supérieur.

La phase de necking mène à la formation de la « necking zone » qui se caractérise par un amincissement brutal de la croûte continentale (Schémas issus de l’étude)

Cette étape précède directement celle de la rupture qui peut toutefois prendre plus ou moins de temps. En géologie, on s’exprime en milliers ou millions d’années. Ce n’est donc pas demain, ni même dans 100 ou 1 000 ans que l’on pourra assister à la séparation définitive des deux plaques continentales. Il faut rappeler que le rift du Turkana a commencé à se former il y a 45 millions d’années. Les chercheurs estiment que le début de la phase de necking date de 4 millions d’années. Elle s’est accompagnée d’un intense volcanisme et d’une subsidence rapide du rift, des conditions qui entraînent d’importants dépôts de sédiments fins, des conditions favorables à une bonne fossilisation. La région du lac Turkana n’est donc pas seulement le berceau de l’humanité ; elle est aussi le produit d’une géologie exceptionnelle qui a permis de figer son histoire.

Source : Science et Avenir et presse scientifique internationale.

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The Lake Turkana region, located in northern Kenya, is one of the world’s most important sites for archaeology and paleoanthropology. Its wealth of hominin fossils is exceptional: numerous remains of Homo habilis and Homo erectus, marking the dawn of the genus Homo, have been found there. Fossils of more archaic species (such as australopithecines) have also been discovered, in association with the oldest stone tools found to date.

However, the region attracts more than just archaeologists. It is also of major interest to geologists. Lake Turkana is nestled in the East African Rift, a long depression that stretches over 6,000 kilometers from north to south, from the Red Sea to Mozambique.
This vast rift valley is formed by the slow separation of the African and Somali plates. The East African Rift marks the location of a future plate boundary, which will give rise to a new ocean.
Currently, the two continental blocks are moving apart at a rate of approximately 4.7 millimeters per year. This rifting is accompanied by a progressive thinning of the continental crust, which, as a reminder, is on average 35 kilometers thick. During a rifting event, it will thin until it eventually ruptures through the development of numerous faults. This is known as a « breakup. » This rupture, which will propagate to the base of the lithosphere, will allow the formation of a new oceanic accretion center. This is how oceans are born and continents break apart.

The East African Rift is one of the few places in the world where this mechanism, which has shaped Earth’s geography since the beginning of plate tectonics approximately 3 billion years ago, can be observed firsthand. It was very well documented in the 1950s by Haroun Tazieff, who, aboard Jacques Cousteau’s Calypso, observed an active mid-ocean ridge on the floor of the Red Sea. A few years later, while flying over the Danakil Depression north of the Afar region, he realized he was in the presence of an emerged rift with faults several meters wide and fumarole emissions.
In 2026, a team of researchers made new discoveries that help characterize this rift and predict its future evolution. Their study was published in the journal Nature Communications.

Not all rifting events necessarily lead to continental breakup. There are many examples worldwide of « aborted » rifts, whose progression toward final rupture did not occur. The Rhine Graben is one such example.
However, the Turkana Rift appears to be on the verge of reaching this point. Seismic imaging in this region reveals that the crust is much thinner than previously thought. The rifting process here is in a relatively advanced phase known as « necking. » Along the rift axis, the continental crust is now only 13 kilometers thick. The necking phase is characterized by a sudden thinning of the crust, the loss of the deep ductile layers that previously accommodated the deformation, and the mechanical coupling between the crust and the upper mantle.
This stage directly precedes rupture, which can take varying amounts of time. In geology, this is measured in thousands or millions of years. It is therefore not tomorrow, nor even in 100 or 1000 years, that we will witness the definitive separation of the two continental plates. It is important to remember that the Turkana rift began to form 45 million years ago. Researchers estimate that the necking phase began 4 million years ago. This was accompanied by intense volcanism and rapid subsidence of the rift, conditions that led to significant deposits of fine sediments, conditions favorable to excellent fossilization. The Lake Turkana region is therefore not only the cradle of humanity; it is also the product of exceptional geology that has allowed its history to be frozen in time.

Source: Science et Avenir, Futura Sciences and international scientific press.

Nouvelle approche de Yellowstone // New approach to Yellowstone

D’après une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’Académie chinoise des sciences et publiée le 9 avril 2026 dans la revue Science, le célèbre super-volcan de Yellowstone aurait un système d’alimentation totalement différent de celui proposé par beaucoup de scientifiques aujourd’hui. La nouvelle étude laisse entendre que l’activité volcanique de Yellowstone est en réalité due à des mouvements de la croûte terrestre, et non à une profonde réserve de magma souterraine comme on le pensait jusqu’à présent. Cette découverte pourrait aider les scientifiques à prédire l’activité volcanique future et à mieux comprendre le comportement du volcan.

Vue du système magmatique de Yellowstone admis jusqu’à présent (Source: USGS)

Les auteurs de la nouvelle étude insistent sur le fait que leurs travaux « modifient notre compréhension du fonctionnement du système magmatique de Yellowstone, et les futurs modèles d’éruption devront donc en tenir compte ».
La région de Yellowstone est le siège d’une activité volcanique intense. Au cours des 2,1 derniers millions d’années, elle a connu trois éruptions majeures, la plus récente remontant à 631 000 ans. La dernière super-éruption a créé la caldeira de Yellowstone, qui mesure plus de 50 kilomètres de diamètre.
L’origine de l’activité volcanique de Yellowstone fait l’objet d’un débat de longue date. Certains scientifiques pensent qu’un panache mantellique profond se situe sous sa surface. D’autres soutiennent que l’activité volcanique de Yellowstone est due aux pressions exercées au sein de la croûte et du manteau.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs expliquent que la tectonique à elle seule peut chauffer les réservoirs magmatiques sous Yellowstone, sans qu’un panache mantellique profond soit nécessaire. Ils ont créé un modèle 3D intégrant les mouvements passés des plaques tectoniques autour de l’ouest de l’Amérique du Nord, la structure actuelle du manteau sous Yellowstone et des données sur la lithosphère. L’équipe scientifique a découvert que le système magmatique de Yellowstone est contrôlé par la tectonique, et non par un panache mantellique, et que deux forces opposées s’exercent sur ce système.

Vue du système d’alimentation de Yellowstone, selon la nouvelle étude

La lithosphère sous-jacente à Yellowstone présente des densités variables, certaines parties étant plus denses que d’autres. Ceci provoque un étirement de la croûte externe vers la côte ouest des États-Unis, un peu comme de la pâte qu’on étire. Parallèlement, une ancienne plaque tectonique, la plaque Farallon, s’enfonce sous le centre-est de l’Amérique du Nord, entraînant le bas de la croûte terrestre vers le bas et inclinant le système d’alimentation volcanique. À Yellowstone, ces deux forces s’opposent directement, ce qui provoque l’ouverture de la lithosphère sous-jacente. De plus, ce système relie la surface de Yellowstone aux couches situées sous la croûte terrestre et entraîne le magma vers le haut.
Une étude géophysique récente a montré que le magma de Yellowstone prend naissance au sud-ouest du complexe volcanique, dans le manteau supérieur, juste sous la lithosphère. De là, le magma migre vers le nord-est, sous la croûte, au-dessous de la caldeira de Yellowstone. La nouvelle étude montre comment le magma pourrait suivre ce trajet.
Comprendre le processus d’élévation de température du magma permettra aux scientifiques de prédire avec plus de précision l’activité future dans la région. Yellowstone n’est pas le seul système volcanique qui pourrait bénéficier de ce type de modélisation. Elle pourrait également servir à mieux comprendre le Toba en Asie du Sud-Est, le Taupo en Nouvelle-Zélande et les volcans actifs du nord-est de la Chine.
Source : Live Science via Yahoo News.

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According to a new study by scientists at the Chinese Academy of Sciences, published on April 9 2026 in the journal Science, Yellowstone’s famous supervolcano is likely being fueled in a completely different way from what many scientists assumed. The new research suggests that Yellowstone’s volcanic activity is actually driven by shifts in Earth’s crust, rather than a deep well of magma underground as previously thought. (see image above)

This finding could help scientists predict future volcanic activity and better understand how the volcano will behave.

The authors of the new study insist that their work « changes the understanding of how the magma plumbing system works, so future eruption models have to take this into account. »

The Yellowstone area is a hotbed of volcanic activity. In the last 2.1 million years, it has seen three major eruptions, with the most recent taking place 631,000 years ago. The last supereruption created the Yellowstone caldera, which is more than 50 kilometers wide.

There is a long-standing debate about the origin of Yellowstone’s volcanic activity. Some scientists think there is a deep mantle plume beneath its surface. But others argue that Yellowstone’s volcanic activity is due to pressures within the crust and mantle.

In the new study, the researchers argued that tectonics alone can heat the magma reservoirs underneath Yellowstone without the need for a deep mantle plume. They created a 3D model, which incorporated past tectonic plate movements around western North America, the present-day mantle structure under Yellowstone, and data about the lithosphere. The team found that Yellowstone’s magma plumbing was controlled by tectonics, rather than a mantle plume, and that two opposing forces are pulling at the system. (see image above)

The lithosphere underneath Yellowstone has different densities, making some parts of it heavier than others. This causes the outer crust to stretch towards the west coast of the U.S. It is a bit like dough being stretched. At the same time, an old tectonic plate , the Farallon slab, is sinking below central-eastern North America, dragging the bottom of the crust downward and tilting the volcanic plumbing system. At Yellowstone, these two forces compete directly with each other, which pulls open the lithosphere below Yellowstone. Moreover, the plumbing system connects the surface of Yellowstone with layers below Earth’s crust and draws the magma upwards.

A recent geophysical study showed that Yellowstone’s magma originates in the southwest of the complex in the upper mantle, just below the lithosphere. From there, the magma migrates to the northeast, underneath the crust below the Yellowstone caldera. The new study shows how the magma could follow this route.

Understanding how the magma gets heated will help scientists to more accurately predict future activity in the area. Yellowstone is not the only volcanic system that could benefit from this type of modeling. It could also be used to better understand Toba in southeast Asia, Taupo in New Zealand and the active volcanoes in northeastern China.

Source : Live Science via Yahoo News.

Nouvelles hypothèses sur la surface de Vénus // New hypotheses on the surface of Venus

Dans une note rédigée le 29 novembre 2022, j’expliquais que, selon une étude publiée dans le Planetary Science Journal au début de l’année 2022, le volcanisme à grande échelle qui a recouvert de lave 80% de la surface de Vénus a probablement été le facteur décisif qui a fait passer la planète d’un monde humide et doux à une atmosphère sulfurique irrespirable. La température de surface sur Vénus est d’environ 464 degrés Celsius, et il y a une pression de 90 atmosphères sous les nuages de dioxyde de carbone où se mêle l’acide sulfurique.

Une autre étude, également publiée en novembre 2022, confirme qu’il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas sur Vénus. Les températures élevées et la pression atmosphérique empêchent les sondes de s’approcher de la planète. De plus, l’épaisseur de atmosphère ne permet guère de l’observer depuis l’orbite. Afin de pallier ces difficultés, des chercheurs ont récemment analysé les données fournies par la mission Magellan de la NASA il y a plusieurs décennies afin d’obtenir plus d’informations sur les étranges processus géologiques qui font se renouveler la surface de la planète.
Les chercheurs se sont toujours demandé comment Vénus libère sa chaleur, car, contrairement à la Terre, la planète n’a pas de plaques tectoniques. En examinant les données de la mission Magellan, les scientifiques ont découvert que la lithosphère – la couche externe de la surface de Vénus – était probablement beaucoup plus mince qu’on ne le pensait auparavant et pourrait ainsi laisser échapper la chaleur émise par le noyau interne de la planète. Ce sont ces zones de moindre épaisseur de la lithosphère vénusienne qui permettraient à des quantités importantes de chaleur de s’échapper, de la même façon que dans les zones où de nouvelles plaques tectoniques se forment sur le plancher océanique sur Terre.
Les chercheurs ont examiné des images de formations géologiques rondes ou coronae détectées par la mission Magellan à la surface de la planète. En exogéologie, une corona est une formation circulaire à ovoïde, marquée extérieurement par de nombreuses failles. En examinant la hauteur de ces failles, les scientifiques ont pu avoir une idée de l’épaisseur de la lithosphère dans ces régions. Ils ont découvert qu’elle était de seulement 11 kilomètres.
Ces observations pourraient permettre d’expliquer pourquoi la surface de Vénus semble si jeune. En effet, elle ne présente pas les nombreux anciens cratères d’impact que l’on observe en général sur une planète de son âge. Il y a eu beaucoup d’activité volcanique sur Vénus dans le passé et il se pourrait que cette activité continue aujourd’hui. Une théorie est que toutes les quelques centaines de millions d’années, toute la surface de la planète fond et se reforme lors d’énormes événements de « resurfaçage » qui expliqueraient pourquoi Vénus semble être jeune. La minceur de la lithosphère permettrait à la chaleur de circuler et d’atteindre la surface de la planète.
De telles recherches sur une planète où les humains ne mettront jamais les pieds pourraient sembler inutiles. Malgré tout, Vénus ouvre une fenêtre sur le passé et pourrait nous permettre de mieux comprendre à quoi ressemblait la Terre il y a plus de 2,5 milliards d’années, avant qu’apparaissent les plaques tectoniques.
Sources : Planetary Science Journal, Nature Geoscience.

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In a post published on November 29th, 2022, I explained that, according to a study published in the Planetary Science Journal early in 2022, the massive global volcanism that covered 80% of Venus’ surface in lava may have been the deciding factor that transformed Venus from a wet and mild world into the suffocating, sulfuric planet that it is today. The surface temperature on Venus is about 464 degrees Celsius, and there is a pressure of 90 atmospheres underneath the dense clouds of carbon dioxide laced with sulfuric acid.

Another study, also released in November 2022 confirms that there is a lot we still don’t know about Venus. Its high temperatures and atmospheric pressure make it difficult to send probes onto the planet. Moreover, its thick atmosphere makes it difficult to observe from orbit. In order to compensate for these difficulties, researchers have recently dug through data from a decades-old NASA mission to learn about the strange geological processes which renew the planet’s surface.

One of the open questions about Venus is how it loses its heat, as, unlike Earth, Venus does not have tectonic plates. By looking at data from the Magellan mission, researchers discovered that the lithosphere – the outer layer of Venus’ surface – may be considerably thinner than previously thought and could let heat escape from the planet’s hot core. These regions of thin lithosphere appear to be allowing significant amounts of heat to escape, similar to areas where new tectonic plates form on Earth’s seafloor.

The researchers looked at images of round features – coronae – which Magellan saw on the planet’s surface, and by looking at the depths of ridges around them they could estimate the thickness of the lithosphere in these regions. They found that the lithosphere around these features was as thin as 11 kilometers deep.

This could help to explain why the surface of Venus looks so young. Indeed, it lacks the many old impact craters one expects to see on a planet of its age. There was a lot of volcanic activity in Venus’s past and there could still be volcanic activity today. One theory is that every few hundred million years the entire surface of the planet is melted and reformed in huge events called ‘resurfacings’ that would explain why Venus appears to be young. The thinness of the lithosphere allowing heat to flow through it supports that idea.

Such research about a planet where humans will never set foot on might look pointless. What is interesting is that Venus provides a window into the past to help us better understand how Earth may have looked over 2.5 billion years ago. It is in a state that might have occurred before a planet forms tectonic plates.

Sources : Planetary Science Journal, Nature Geoscience.

Image composite de Vénus réalisée à partir des données fournies par les sondes Magellan et Pioneer Venus Orbiter (Source: NASA)

Reconstitution en trois dimensions du Maat Mons, l’un des principaux volcans sur Vénus avec ses quelque 8 km de hauteur (Source: NASA)

Les microplaques autour du Rift Est-Africain // The microplates around the East-African Rift

La tectonique joue un rôle important en Afrique de l’Est où la Vallée du Grand Rift s’étire sur des milliers de kilomètres. Pendant de nombreuses années, il a été largement admis que la fracturation du système du Rift est-africain – East African Rift System(EARS) – il y a 22-25 millions d’années, a entraîné la division de la plaque africaine en deux plaques plus petites,  la plaque somalienne et la plaque nubienne. Cependant, plus récemment, grâce à de nouvelles technologies et l’intégration des données GPS sur les séismes, les scientifiques ont découvert que cette fracturation avait donné naissance à trois autres « microplaques » – la plaque Lwandle, la plaque Victoria et la plaque Rovuma. La microplaque Victoria, située entre les branches est et ouest du système du Rift est-africain, est l’une des plus grandes microplaques continentales sur Terre. A l’inverse des microplaques Rovuma et Lwandle, Victoria tourne dans le sens antihoraire par rapport à la plaque nubienne. La cause de ce comportement étrange n’avait pas été expliquée à ce jour.

Des scientifiques du centre de recherche en géosciences de Potsdam ont récemment découvert pourquoi la plaque Victoria tourne dans le sens antihoraire. Jusqu’à présent, les chercheurs expliquaient que la rotation des microplaques était provoquée par l’interaction d’un panache mantellique avec le craton épais de la microplaque et le système de rift. Aujourd’hui, les scientifiques de Potsdam ont découvert que c’est essentiellement la configuration des régions lithosphériques plus faibles ou plus fortes qui entraîne principalement la rotation des microplaques, en particulier la microplaque Victoria.
Dans leur étude, les scientifiques expliquent qu’ « une certaine configuration de ceintures mobiles mécaniquement plus faibles et de régions lithosphériques plus fortes dans l’EARS entraîne des branches de rift incurvées et se chevauchant, ce qui provoque une rotation. »
Les chercheurs ont utilisé des modèles numériques 3D à l’échelle de l’ensemble de l‘EARS pour mesurer la dynamique de la lithosphère et du manteau supérieur au cours des 10 derniers millions d’années. Ils ont testé la valeur prédictive de leurs modèles en comparant d’une part leurs prévisions de vitesse avec des données dérivées du système GPS, et d’autre part leurs prévisions de contraintes au niveau des plaques avec la World Stress Map, une compilation globale d’informations sur le champ de contraintes dans la croûte terrestre, mis à jour depuis 2009.

Il y a beaucoup d’autres microplaques continentales sur Terre qui sont en rotation actuellement, ou qui l’ont été dans le passé. Au vu de la dernière étude, le mécanisme de rotation des microplaques induit par la lithosphère permet de mieux comprendre les rotations observées et de reconstituer les mouvements des plaques tectoniques tout au long de l’histoire de la Terre.
Reference

« Victoria continental microplate dynamics controlled by the lithospheric strength distribution of the East African Rift » – Glerum, A. et al. – Nature Communications

Source: The Watchers.

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Tectonics is playing an important part in East Africa where the Rift Valley extends over thousands of kilometres. For many years, it has been widely accepted that rifting in the East African Rift system (EARS), 22-25 million years ago, resulted in the splitting of the African plate into 2 smaller plates – the Somali plate and the Nubia plate. However, more recently, through the application of technology and the integration of GPS earthquake data, scientists have discovered that the fault has created three other « microplates » – the Lwandle plate, Victoria plate, and the Rovuma plate. The Victoria microplate between the Eastern and Western branches of the East African Rift System is one of the largest continental microplates on Earth. In striking contrast to the other microplates – Rovuma and Lwandle – Victoria rotates counterclockwise with respect to Nubia. The underlying cause of this distinctive rotation has remained elusive so far.

Scientists have recently discovered evidence explaining why the Victoria Plate is rotating in a counterclockwise direction. Previous theories suggested that the rotation of the microplates is driven by the interaction of a mantle plume with the microplate’s thick craton and the rift system. Now, researchers from the German Research for Geosciences in Potsdam have discovered that the configuration of weaker and stronger lithospheric regions mainly drives the rotation of microplates, particularly Victoria.

In the study, the scientists argue that “a certain configuration of mechanically weaker mobile belts and stronger lithospheric regions in the EARS results in curved and overlapping rift branches that prompt rotation.”

The researchers used 3D numerical models on the scale of the entire EARS to measure the lithosphere and upper mantle dynamics in the past 10 million years. They tested the predictive strength of their models by comparing their predictions of velocity with GPS-derived data, and their stress predictions with the World Stress Map, a global compilation of information on the present-day crustal stress field maintained since 2009.

There are many more continental microplates on Earth that are believed to be rotating or have rotated. The lithosphere-driven mechanism of microplate rotation indicated in the study helps decipher these observed rotations and reconstruct plate tectonic motions throughout the Earth’s history.

Reference

« Victoria continental microplate dynamics controlled by the lithospheric strength distribution of the East African Rift » – Glerum, A. et al. – Nature Communications

Source: The Watchers.

Plaques tectoniques en Afrique de l’Est (Source: Wikipedia)