GÉODYNAMIQUE
Les causes de la dynamique interne
On peut tenter d'estimer l'ordre de grandeur de la puissance mécanique mise en jeu par la déformation ; cette estimation peut être faite, soit en évaluant l'énergie sismique, soit en considérant l'énergie mise en jeu dans la déformation tectonique (pour laquelle on peut obtenir l'ordre de grandeur de l'énergie potentielle du relief créé, à défaut de pouvoir calculer l'énergie absorbée par la déformation), soit enfin en la déduisant de la dérive des plaques, permise par la fluidité d'une assise profonde (l'asthénosphère) dont on peut estimer la viscosité par la vitesse à laquelle se rétablit l'équilibre isostatique, lorsqu'il a été troublé (remontée post-glaciaire de la Scandinavie, par exemple). L'étude de ces phénomènes conduit à des chiffres très faibles par rapport au flux géothermique normal (de l'ordre du millième). Cette prépondérance des phénomènes thermiques par rapport aux phénomènes mécaniques trouve une confirmation directe dans le fait que, même pour une roche profondément déformée, l'énergie mécanique absorbée par la déformation équivaut à une quantité de chaleur qui n'élèverait la température que de quelques degrés, ou dizaines de degrés, alors que le métamorphisme implique une élévation de température de plusieurs centaines de degrés.
Il est donc vraisemblable que la cause des phénomènes mécaniques doit être cherchée dans l'évolution thermique, alors que l'inverse est exclu. Le flux thermique peut provenir de la chaleur dégagée par radioactivité ; mais, étant donné l'âge (4,6 milliards d'années) et les dimensions du globe, nous n'avons aucune certitude qu'un régime thermique permanent soit atteint, et on ne peut exclure qu'un refroidissement se poursuive.
Par quel mécanisme une partie de l'énergie transportée peut-elle se transformer en énergie mécanique, comme dans un moteur thermique ? On peut montrer que la contraction par refroidissement ne pourrait fournir qu'une puissance très insuffisante.
Le seul mécanisme que l'on puisse invoquer est celui de courants de convection, qui joueraient vraisemblablement sur toute la hauteur du manteau (de 100 ou 150 à 2 860 km de profondeur). Cela implique une certaine fluidité du matériel affecté, mais qui est compatible avec une très forte viscosité, si les courants sont très larges et très lents (entre 1 cm et 1 m par an). Des hypothèses variées ont été formulées sur leur profondeur et sur leur disposition. Les mouvements qui se poursuivent encore aujourd'hui (expansion dans les dorsales océaniques) en fournissent sans doute la meilleure image, les zones d'expansion correspondant aux courants ascendants. Les zones de Benioff, où une partie de la croûte océanique est entraînée par subduction sous la croûte continentale voisine, matérialisent certaines branches descendantes. Le mouvement de certains au moins de ces courants peut avoir été très discontinu. L'idée que l'on peut se faire de ces courants de convection thermiques dans le manteau est certes très imprécise, mais elle conduit à des ordres de grandeur vraisemblables et ne soulève pas d'impossibilité.
Un autre facteur peut très bien augmenter l'énergie mécanique qu'ils produisent : c'est la différenciation par gravité. Si les éléments plus légers s'échappent vers le haut de la masse brassée (et nous en avons la preuve avec les éléments volatils qui s'échappent des volcans), les plus lourds vers le bas, la différence de densité entre branches ascendantes et descendantes se trouve augmentée, et donc aussi l'énergie produite, cela aux dépens de l'énergie potentielle de gravitation de la Terre. Celle-ci est facile à calculer, et on peut calculer aussi ce que serait sa valeur si la densité de la Terre était uniforme ; ainsi,[...]
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Écrit par
- Jean GOGUEL : ingénieur général des Mines, ancien directeur du service de la carte géologique de France
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