Comment le continent englouti Zealandia s’est séparé de l’Antarctique occidental

Ce qui distingue un continent d’un océan, c’est la nature de sa croûte. Elle est formée de roches légères, majoritairement du type granitique. Grâce à son épaisseur en moyenne d’une trentaine de kilomètres, elle surmonte la croûte océanique, si bien qu’elle est émergée. Quand son épaisseur est moindre, les eaux la recouvrent. C’est le cas du continent Zealandia, qui faisait autrefois partie du Gondwana, à la côté de la terre de Marie Byrd actuellement située dans l’Antarctique occidental. Avec ses 4 900 000 km², c’est le huitième continent, mais il est officiellement considéré comme un micro-continent. Seules les sept plus grandes surfaces continentales ont droit à l’appellation de « continent ».

Zealandia repose à 94 % sous les eaux. Ses principales terres émergées sont la Nouvelle-Zélande, qui est coupée en deux par une immense faille (dite « alpine » dans ce pays), et la Nouvelle-Calédonie. Celles qui sont situées à l’ouest de la faille font partie de la plaque australienne. Pour comprendre cela, il faut savoir faire la distinction entre les notions de continent et d’océan et celle de plaque lithosphérique. Une plaque a le plus souvent des parties continentales et océaniques. C’est le cas de la plaque australienne, comprenant l’Australie, la mer de Tasman qui est en réalité un océan atteignant 5 493 mètres de profondeur, et la plus grande partie de Zealandia. Durant le Crétacé supérieur, il y avait une dorsale médio-océanique dans la mer de Tasman, grâce à laquelle elle s’est ouverte, mais elle n’est plus active. C’est durant cette époque que Zealandia a été submergée. Quant à la plaque pacifique, elle comprend la partie orientale de ce continent.

Un petit continent détaché du Gondwana et presque totalement immergé

La dislocation du supercontinent Gondwana a commencé durant le Jurassique supérieur et s’est poursuivie durant le Crétacé. L’île du Sud (de la Nouvelle-Zélande) était voisine des actuels plateaux de Campbell et de Chatham, lesquels sont continentaux et font partie de Zealandia. De là, on pouvait passer à pieds secs sur la terre de Marie Byrd. La raison pour laquelle l’Antarctique occidental s’est séparé de Zealandia est l’une des plus grandes énigmes géologiques. Une explication possible réside dans la subduction de la plaque pacifique sous le Gondwana. Celle-ci portait le plateau de Hikurangi, qui résulte d’épanchements de laves basaltiques durant le Crétacé inférieur, il y a environ 120 millions d’années. Ce plateau océanique existe toujours et il faut plonger entre 2 500 et 3 000 mètres de profondeur pour l’atteindre. À cause de la subduction, il a dû buter contre la marge du Gondwana il y a 110 millions d’années, ce qui a pu entraîner la déchirure de celui-ci. Une marge est une bordure de continent ; elle est dite active quand l’océan qui la borde est en subduction. Cela engendre un volcanisme qualifié de calco-alcalin en raison de la composition des laves. Un tel volcanisme existe dans toute la ceinture du feu du Pacifique, à cause de la subduction du Pacifique et d’autres plaques océaniques sous les Amériques, l’Asie et l’Océanie.

Si cette hypothèse est exacte, la déchirure du Gondwana entre Zealandia et l’Antarctique occidental aurait une cause tectonique. Les continents peuvent se disloquer pour une autre raison : l’action d’un panache. C’est une montée de roches chaudes du manteau qui prend la forme d’un champignon quand elle s’étale sous la lithosphère. Elle provoque un volcanisme tholéiitique (avec des basaltes riches en silice, comme dans les dorsales océaniques) puis alcalin (avec des basaltes riches en sodium et potassium). Le meilleur exemple est le rift est-africain, qui a été provoqué par l’arrivée d’un panache sous l’Éthiopie. Le volcanisme a été abondant durant l’Éocène supérieur, il y a environ 40 Ma, et le Miocène, et il a causé une déchirure (rift en anglais) de la croûte africaine. Il est moins actif maintenant.

Une équipe de dix scientifiques a tenté de résoudre le problème en étudiant les laves émises par les volcans. Parmi eux, figurent le géologue allemand Kaj Hoernle, spécialiste des roches magmatiques, et le géologue néo-zélandais Nick Mortimer. Ces volcans sont le mont Somers, qui est un volcan calco-alcalin de l’île du Sud dont les laves sont datées de 99 à 96 Ma et quatre provinces magmatiques intraplaques. La première est le plateau de Hikurangi, sur lequel se trouvent des volcans sous-marins aux laves datées de 99 à 88 Ma. Deux autres provinces magmatiques, celles de Marlborough (98-94 Ma) et du Westland (92-69 Ma) se trouvent sur l’île du Sud, de part et d’autre de la faille alpine. La quatrième (86-79 Ma), à l’est du plateau de Chatham est en grande partie immergée. On peut cependant récolter des échantillons de laves sur l’île Chatham, située à environ 800 km de l’île du Sud. Elles ont été déposées sur les schistes de Haast, qui s’étirent en une longue bande entre les deux îles. Ce sont des roches caractéristiques de la croûte continentale.

Durant le Crétacé, il y avait un panache sous Zealandia, en plus d’un morceau de plaque pacifique

Les volcans sous-marins qui jalonnent le plateau de Hikurangi sont postérieurs aux grands épanchements de basaltes qui l’ont constitué. Leurs laves ont une signature très particulière, que l’on retrouve sur l’île volcanique de Sainte-Hélène dans l’Atlantique Sud (là où Napoléon Ier a été exilé) et dans quelques îles de la Polynésie française. Elles ont un rapport entre la quantité de plomb 206 et de plomb 204 élevé, or le plomb 206 provient de la désintégration radioactive de l’uranium 238 tandis que le plomb 204 ne provient d’aucun élément. Cela implique que le rapport initial ²³⁸U / ²⁰⁴Pb (appelé par la lettre grecque µ « mu ») était élevé. De telles laves sont dites HIMU (high mu). Elles proviennent de zones du manteau qui ont une composition spéciale, sans qu’on puisse expliquer pourquoi. Les laves des provinces magmatiques de Marlborough, du Westland et du plateau de Chatham ont une signature similaire, ce qui a conduit les géologues a supposé qu’un panache était présent durant le Crétacé supérieur.

Voici donc le nouveau scénario qui a été proposé. La plaque pacifique était en subduction sous le Gondwana, mais comme le plateau de Hikurangi formait une sorte d’excroissance dessus, il n’a pas pu s’enfoncer sous la marge gondwanienne et il a arrêté la subduction. Un panache était en cours d’ascension sous cette plaque. Il est monté le long de sa base jusqu’au plateau de Hikurangi, sur lequel il a fait naître des volcans sous-marins. Il a également traversé la plaque pacifique, à travers des déchirures ou des fenêtres, et a atteint la base de la plaque gondwanienne. Il l’a alors amincie et alimenté du volcanisme à sa surface. Les provinces magmatiques de Malborough et du Westland, plus récentes que les volcans sous-marins du plateau de Hikurangi, se sont constituées. Il y a environ 85 millions d’années, la plaque lithosphérique du Gondwana s’est fracturée, du côté du plateau de Chatham et de ses volcans, et l’Antarctique occidental a commencé à s’éloigner de Zealandia. Ainsi, cette séparation a une double cause. Elle est due à l’arrêt de la subduction ainsi qu’à la présence d’un panache qui a traversé la plaque subduite par des ouvertures pour atteindre la plaque chevauchante – celle du Gondwana.

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K. Hoernle et al., Late Cretaceous (99-69 Ma) basaltic intraplate volcanism on and around Zealandia: Tracing upper mantle geodynamics from Hikurangi Plateau collision to Gondwana breakup and beyond, Earth and Planetary Science Letters 529, 2020.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X19305564