Géologie physique

La théorie soutient que le manteau est capable de convection en raison de sa plasticité, et cette propriété permet également un autre processus terrestre très important appelé isostasie. Le sens littéral du mot isostasie est  » immobilité égale « , mais l’importance qui se cache derrière est le principe selon lequel la croûte terrestre flotte sur le manteau, comme un radeau flottant dans l’eau, plutôt que de reposer sur le manteau comme un radeau assis sur le sol.

La relation entre la croûte et le manteau est illustrée dans la figure 9.16. À droite, on voit un exemple de relation non isostatique entre un radeau et du béton solide. Il est possible de charger le radeau avec beaucoup de personnes, sans qu’il ne s’enfonce dans le béton. À gauche, la relation est une relation isostatique entre deux radeaux différents et une piscine remplie de beurre de cacahuète. Avec une seule personne à bord, le radeau flotte haut dans le beurre de cacahuète, mais avec trois personnes, il s’enfonce dangereusement. Nous utilisons ici du beurre de cacahuète, plutôt que de l’eau, parce que sa viscosité représente mieux la relation entre la croûte et le manteau. Bien qu’il ait à peu près la même densité que l’eau, le beurre de cacahuète est beaucoup plus visqueux (rigide), et donc, bien que le radeau de trois personnes s’enfonce dans le beurre de cacahuète, il le fera assez lentement.

La relation entre la croûte terrestre et le manteau est similaire à la relation entre les radeaux et le beurre de cacahuète. Le radeau avec une personne dessus flotte confortablement haut. Même avec trois personnes dessus, le radeau est moins dense que le beurre de cacahuète, il flotte donc, mais il flotte inconfortablement bas pour ces trois personnes. La croûte, avec une densité moyenne d’environ 2,6 grammes par centimètre cube (g/cm3), est moins dense que le manteau (densité moyenne d’environ 3,4 g/cm3 près de la surface, mais plus que cela en profondeur), et elle flotte donc sur le manteau « plastique ». Lorsqu’un poids supplémentaire est ajouté à la croûte, par le biais du processus de formation des montagnes, celle-ci s’enfonce lentement dans le manteau et le matériau mantellique qui s’y trouvait est repoussé (figure 9.17, à gauche). Lorsque ce poids est retiré par l’érosion au cours de dizaines de millions d’années, la croûte rebondit et la roche du manteau reflue (figure 9.17, à droite).

La croûte et le manteau réagissent de manière similaire à la glaciation. D’épaisses accumulations de glace glaciaire ajoutent du poids à la croûte, et comme le manteau situé en dessous est pressé sur les côtés, la croûte s’affaisse. La figure 9.18 illustre ce processus pour l’actuel inlandsis du Groenland. À cet endroit, l’inlandsis groenlandais a une épaisseur de plus de 2 500 m, et la croûte sous la partie la plus épaisse s’est enfoncée au point de se trouver sous le niveau de la mer sur une large zone. Lorsque la glace finira par fondre, la croûte et le manteau rebondiront lentement, mais le rebond complet prendra probablement plus de 10 000 ans.

Vous vous demandez peut-être comment il est possible que le manteau terrestre soit assez rigide pour se briser lors d’un tremblement de terre, et pourtant il convecte et s’écoule comme un liquide très visqueux. L’explication est que le manteau se comporte comme un fluide non newtonien, c’est-à-dire qu’il réagit différemment aux contraintes en fonction de la vitesse à laquelle elles sont appliquées. Un bon exemple de ce phénomène est le comportement du matériau connu sous le nom de Silly Putty, qui peut rebondir et se casser si vous tirez dessus brusquement, mais qui se déforme de manière liquide si la contrainte est appliquée lentement. Sur cette photo, le Silly Putty a été placé au-dessus d’un trou dans une table en verre et, sous l’effet de la gravité, il a lentement coulé dans le trou. Le manteau s’écoule lorsqu’il est placé sous la contrainte lente mais régulière d’une couche de glace en croissance (ou en fonte).

De grandes parties du Canada sont encore en train de rebondir suite à la perte de glace glaciaire au cours des 12 derniers ka, et comme le montre la figure 9.19, d’autres parties du monde connaissent également un rebond isostatique. Le taux de soulèvement le plus élevé se trouve dans une vaste zone située à l’ouest de la baie d’Hudson, là où l’inlandsis laurentidien était le plus épais (plus de 3 000 m). La glace a finalement quitté cette région il y a environ 8 000 ans, et la croûte se redresse actuellement à un rythme de près de 2 cm/an. Un fort rebond isostatique se produit également en Europe du Nord, où l’inlandsis fenno-scandien était le plus épais, et dans la partie orientale de l’Antarctique, qui a également connu une perte de glace importante au cours de l’Holocène.

Il existe également de vastes zones de subsidence autour des anciennes inlandsis laurentidien et fenno-scandien. Pendant la glaciation, la roche du manteau s’est écoulée des zones situées sous les principales calottes glaciaires, et ce matériau reflue maintenant lentement, comme l’illustre la figure 9.18b.

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