Surface continentale

Les tectites sont des verres d’impact qui sont éjectés à plusieurs centaines, voire milliers de kilomètres lors d’un impact météoritique. Ces objets sont rares et recherchés par les scientifiques qui s’intéressent aux crises environnementales lors des collisions d’astéroïdes avec notre planète. Une étude, réalisée dans le cadre d’une coopération internationale¹ qui inclue des scientifiques du CNRS-INSU (voir encadré), révèle des nouvelles découvertes au sein du champ de tectites le moins connu au monde situé en Côte d’Ivoire. Découvert en 1935, ce patrimoine scientifique exceptionnel était resté inexploré depuis les années 60 et seulement une petite centaine de spécimen étaient répertoriés dans le monde.

Un doctorant Ivorien, Pétanki SORO, a repris le flambeau des explorateurs du passé, et a effectué 6 missions de terrains dans le centre-est de la Côte d’ivoire. Cette exploration a permis la découverte de 174 nouveaux spécimens, tout en révélant que le champ de tectites s’étend au moins sur 4100 km² au lieu des 1500 km² délimités par les travaux passés. Certains de ces spécimens s’avèrent de composition chimique hors norme et leur étude permettra de mieux comprendre le processus de formation des tectites.

L’essentiel de ces tectites a été retrouvée auprès des villageois, ces objets étant parfois conservés par leur propriétaire depuis des dizaines d’années, tandis que le souvenir des missions d’exploration passées était encore présent parmi les plus anciens. L’exploration se déroule dans un territoire affecté par une activité minière artisanale dédiée à la recherche de l’or. Les artisans miniers, ainsi que les agriculteurs, ont donc été informés de la nature de ces objets au cours de rencontres avec les autorités villageoises, ce qui a permis ensuite de récupérer, sur une période de quatre ans, un grand nombre de spécimens.

En dehors des volcans, les roches vitrifiées sur terre résultent d’incendies spontanés déclenchés ou alimentés par des composés organiques fossiles (charbon ou gaz) qui produisent ce que les géologues appellent des « paralavas » ou laves paradérivées. Mais on connait aussi des verres formés lors d’impact hypervéloces d’astéroïdes. Distinguer entre les deux origines s’avère souvent assez évident en présence de veines de charbon dans le premier cas ou de cratère d’impact dans le second.

En l’absence d’évidence directe pour un impact ou d’un contexte géologique favorable pour la formation de paralavas, certains verres ont été interprétés comme le résultat de l’explosion à très basse altitude de matériel cométaire ou astéroïdal. Dans ce cas et par analogie aux explosions nucléaires, l’énergie cinétique de l’astéroide ou de la comète se transforme en radiations suffisamment intenses capables de vitrifier la surface du sol en un temps très court.

En 2012, le Service Géologique Chilien (SERNAGEOMIN) a découvert des sols vitrifiés présents de manière discontinue sur de grandes étendues (une bande longitudinale de plus de 70km de longueur) dans la région de Pica au nord du désert d’Atacama, l’une des régions les plus arides de la planète. Une étude pluridisciplinaire menée par une équipe française impliquant Géoscience Rennes (CNRS / Université Rennes 1), le CEREGE (CNRS / Université Aix-Marseille / IRD / Collège de France), le LPG Nantes (Université de Nantes / CNRS / Université d’Angers), l’IPAG/OSUG (CNRS / Université Grenoble Alpes) en collaboration avec des chercheurs chiliens a démontré que ces verres se sont formés lors d’incendies dans des sols enrichis en matière organique et en plantes silicifiées. Il s’agit de verres silicatés (environ 60% SiO2) très poreux avec une minéralogie témoignant de conditions réductrices extrêmes (sphérules de fer métallique, phosphures et monosulfures de fer, etc.), mais dépourvus d’indice géochimique de contaminant extra-terrestre. Grace à une étude paléomagnétique complétant des datations au carbone 14, au moins deux événements thermiques distincts séparés de plusieurs centaines d’années ont été mis en évidence, ce qui est incompatible avec une origine extraterrestre (explosion d’un bolide à basse altitude).

D’après les observations de terrain, les sols vitrifiés sont distribués principalement dans d’anciennes zones humides où l’on peut encore observer des litières de plantes silicifiées. Le désert d’Atacama a en effet connu des périodes humides à la fin du Pléistocène, contemporaines des phases de développement maximum des grands paléolacs du sud de l’Altiplano Bolivien aujourd’hui représentés par le salar d’Uyuni et le salar de Coipasa. De grandes oasis se sont développées le long du piedmont andin lorsque la nappe phréatique était presque au niveau du sol. De la matière organique et des plantes riches en précipités minéraux (phytolithes) ou partiellement silicifiées se sont accumulés dans le sol des zones humides. Les incendies peut-être ressemblant aux feux de tourbes se sont déclenchés lorsque le climat est devenu plus aride, au moment de l’abaissement de la nappe phréatique. Ces résultats montrent que sous certaines conditions environnementales et climatiques, les températures lors d’incendies spontanés peuvent être suffisamment élevées pour vitrifier les sols. Cette étude conduira certainement à reconsidérer l’origine de certains verres décrits comme verres d’impacts dans d’autres régions du monde (Verre Lybique, mais surtout ceux d’Edeowie en Australie, de Dakhleh en Egypte ou ceux décrits dans des sédiments Miocène d’Argentine), avec des implications pour la quantification de l’aléa lié à l’explosion de bolides dans l’atmosphère de la Terre.

Ces types de verres ont aussi une importance géologique considérable, comme traceurs de potentiels changements climatiques et/ou environnementaux.

Une équipe composée d’une dizaine de chercheurs provenant du CEREGE 1, de l’IPGP 2, de l’EOST 3, du LIVE4 , de Géosciences Montpellier 5 et de GeoAzur 6, en collaboration avec l’INGV et l’Université de Chieti-Pescara, s’est rendue sur le terrain en Apennin Central (Italie) sur le lieu des épicentres qui se sont succédés depuis août 2016 (24 août Mw=6, 26 octobre Mw=5.9) et dernièrement avec le séisme de Mw=6.5 près de Norcia du 30 octobre, le plus fort séisme enregistré en Italie depuis les 36 dernières années. Leurs observations montrent que ce dernier a engendré la rupture co-sismique la plus importante jamais observée en Méditerranée sur une faille normale.

Les chercheurs géologues, tectoniciens, géographes et geomaticiens, se sont succédés sur le terrain entre le 5 et le 14 novembre 2016 pour acquérir des données sur les ruptures de surface associées à ces séismes. Une partie de l’équipe s’était rendue sur le terrain entre le 11 et 16 septembre suite au séisme du 24 août. Ils avaient observé des déplacements verticaux le long de la faille du Mt Vettore de 20 à 30 cm sur une longueur de plus de 7 km (voir photo). A partir d’outils de pointe en géomatique (scanner 3D Faro, TLS LiDAR Riegl, photogrammétrie) l’équipe a acquis l’affleurement numérique 3D à très haute résolution des zones rompues le long du Mt Vettore avant le dernier séisme du 30 octobre. Les acquisitions faites au cours de cette deuxième mission ont permis de cartographier précisément les ruptures associées à ce nouveau choc et d’acquérir une nouvelle image de la topographie des zones précedemment étudiées.

Ces données fournissent une image sans précédent de l’évolution spatio-temporelle d’un plan de faille avant et après séisme et sont fondamentales pour comprendre le lien entre le déplacement co-sismique et la formation des reliefs topographiques associés aux failles actives.

En Italie et en Europe en général, il existe très peu d’exemples de ruptures co-sismiques visibles dans le paysage. Les observations récoltées dans le cadre de cette mission post-sismique sont donc uniques et montrent que le séisme du 30 octobre a engendré la rupture co-sismique la plus importante jamais observée en Méditerranée sur une faille normale. Le séisme de Mw=6.5 a entraîné un déplacement co-sismique vertical compris entre 1 et 2 m, localisé sur la trace morphologique de la faille du Mt. Vettore et ce sur une longueur de 7 km au minimum. La rupture co-sismique s’est produite sur la même faille et a entraîné le décalage des mêmes objets morphologiques que lors de la rupture du 24 août.

L’ensemble des partenaires a contribué au financement de cette mission qui a également bénéficié du soutien de l’INSU et du Labex OT-MED.

 

Photo prise sur le terrain montrant le glissement de 25 cm continue le long du plan de faille associé au séisme du 24 août 2016 et sur le même endroit à droite où on voit le déplacement de presque 1.8 m suite au séisme du 30 octobre. On reconnaît sur les deux photos le même bloc de roche en bas à droite. Le plan de faille s’est donc déplacé de presque 2 m au total depuis le 24 août par rapport à ce bloc de roche.
Crédit : Jim Tesson / CEREGE et Lucilla Benedetti / CEREGE

 

Rupture de surface sur la portion sud de la Faille du Mt Vettore (près de Mte Vettoreto), associée au séisme du 30 octobre, on observe environ 1 m de déplacement vertical. Crédit : Lucilla Benedetti / CEREGE

 

Sur le plan de faille du Mt Vettore près de la Cima del Redentore, ruptures co-sismiques associées à la séquence de séisme. A la base de l’escarpement cumulé (gris) on voit une trace blanche de 25 cm exhumée lors du séisme du 24 août, et en dessous la trace blanche-jaune de 2 m exhumée lors du séisme du 30 octobre.Crédit : Lucilla Benedetti / CEREGE

Rupture co-sismique associée au séisme du 30 octobre sur la faille du Mt Vettore, entre 1.5 et 2 m de déplacement vertical décalant tout sur son passage et ce sur au moins 7 km de longueur. Crédit : Lucilla Benedetti / CEREGE