La carte géologique de Kerguelen
1 GÉNÉRALITÉSSUR LA GÉOLOGIE A KERGUELEN
L'année géophysique internationale (1958) a provoqué un extraordinaire engouement des géologues pour le domaine marin qui couvre, rappelons-le, 71 % de la surface de la Terre. Les cartes physiographiques des océans, publiées peu après, ont permis de franchir le pas qui séparait la théorie de la dérive des continents de celle de la tectonique des plaques, laquelle verra son avènement dans les années soixante-dix. Parallèlement, le développement de l'outillage géophysique et géochimique ouvrait de nouvelles voies à la compréhension de la structure et de l'âge du plancher océanique, aux relations entre le manteau et la croûte océanique, c'est-à-dire à la dynamique de la formation des océans. Les moyens les plus lourds, investigations sismiques, carottages en eau profonde, forages de la couverture et du plancher océanique, géochimie des éléments majeurs et en traces, géochimie isotopique, aussi bien dans les roches que dans les minéraux, ont été mis au service de cette thématique. Personne ne contesterait aujourd'hui le rôle de ces recherches dans la connaissance du système Terre, tant au plan fondamental qu'au plan économique.
Eparpillées à la surface des mers, réunies en grappes et chapelets ou isolées, les îles océaniques peuvent être classées en trois catégories. Les plus nombreuses jalonnent les zones de subduction (arcs insulaires, comme les îles Aléoutiennes), d'autres forment des chaînes linéaires attribuées au déplacement de plaques au-dessus d'un point chaud (c'est l'exemple de Hawaï), et les troisièmes coiffent des rides médioocéaniques (c'est le cas de l'Islande). A part les arcs insulaires qui préfigurent les ceintures vertes communes à de nombreuses chaînes de montagnes continentales, les deux autres catégories sont remarquables à plus d'un titre parce qu'elles sont rares, parce qu'elles matérialisent des zones anormalement chaudes à la surface du globe, parce qu'elles résultent de transferts de magmas essentiellement mantelliques vers la surface, ce qui est probablement le processus initial de la formation de la croûte terrestre, et enfin parce que leur émersion représente une situation instable puisque le profil d'équilibre de la croûte océanique se situe vers quatre ou cinq mille mètres de profondeur.
Avec ses 6 500 km2 émergés, et près du double en tenant compte du domaine insulaire circonscrit, les îles Kerguelen forment le troisième archipel océanique après l'Islande et Hawaï. Avec 25 x 106 km3' c'est-à-dire l'équivalent d'un volume parallélépipédique de près de 9 x 106 km2 sur 3 km de haut, le plateau de Kerguelen est le second au monde, après celui d'Ontong Java au nord-est de l'océan Indien. Les Kerguelen font donc figure d'exception au plan géographique. Avec des roches de 45 Ma, âge qui demande cependant à être confirmé par des datations 40Ar/39Ar (en cours), les Kerguelen sont, de loin, les îles oéaniques les plus vieilles puisqu'aucune n'excède 10 Ma. Cette brièveté générale des îles s'explique par leur rapide démantèlement dû à l'érosion et par le fait qu'elles sombrent à mesure que la lithosphère sous-jacente s'enfonce par suite de l'augmentation de densité dûe au refroidissement que provoque l'éloignement des zones chaudes. La longévité des Kerguelen est donc tout à fait remarquable et c'est leur géologie qui en apportera l'explication. Avec un magmatisme qui a produit simultanément des roches sursaturées en silice (granites et rhyolites) et des roches sous-saturées (syénites néphéliniques et phonolites), les îles Kerguelen n'ont pas d'équivalent océanique et elles rappellent certains des exemples continentaux les plus évolués et les plus variés. Avec leur structure basaltique légèrement inclinée vers l'est et le sud-est, les Kerguelen offrent une coupe transversale de plus de 4 000 m d'épaisseur, ce qu'il faut comparer avec le record de forage du plancher océanique, 1 050 m établi à Hawaï. Avec leurs gisements d'enclaves basiques et ultrabasiques, fragments du manteau supérieur et de la croûte océanique remontés par les laves, qui, une fois replacés dans l'espace pression-température, représentent l'équivalent d'un forage de près de 50 km de profondeur, les Kerguelen constituent une fenêtre virtuelle sur l'interface manteau-croûte et sur les mécanismes des transferts verticaux. Avec leurs flores et faunes fossiles, les Kerguelen livrent quelques informations paléogéographiques et paléoclimatiques, données extrêmement précieuses car très rares dans les îles océaniques. Par ailleurs, ne correspondant à aucun des deux types d'îles proprement océaniques car elles représentent en fait la superposition dans le temps du type islandais et du type hawaïen, les Kerguelen font figure de modèle à part entière. En raison de tous ces caractères exceptionnels, en grande partie révélés par l'érosion glaciaire qui a dénudé le sous-sol, l'étude géologique des Kerguelen est primordiale car susceptible de répondre à de nombreuses questions relatives au manteau de la croûte terrestre, à la formation et à la dynamique du plancher océanique, à l'évolution de l'Océan Indien.
2 - LE PROGRAMME CARTOKER
La carte géologique est un document qui réunit un maximum d'informations sous une forme synthétique accessible à un large public et dont tout géologue sait tirer un maximum de profit. Etablie à partir d'études de surface, c'est un "état des lieux" du sous-sol, et l'on comprend que l'évolution des concepts scientifiques et l'accumulation de nouvelles données conduisent à des rééditions. Deux cartes géologiques ont été dressées à Kerguelen. La première est celle de Aubert de la Rüe, réalisée dans les années trente et quarante dans des conditions héroïques. C'est un document remarquable pour l'époque, qui eut son importance et qui remplit son rôle, mais que l'on ne peut considérer aujourd'hui que comme une ébauche cartographique, tant la représentation géographique y est approximative, et les informations géologiques y sont limitées à un inventaire et au positionnement des principaux types pétrographiques. La seconde, beaucoup plus riche et précise, a été établie par Nougier en 1970. Elle a bénéficié du support aérien déployé pour la réalisation de la carte géographique (mission héliker), permettant une observation aérienne complète ou presque et un échantillonnage ponctuel. Ce document a servi de guide à toutes les études géologiques suivantes. Toutefois, obtenu essentiellement par un travail de photo-interprétation, il reste approximatif à cause de sa petite échelle (1/200 000), de l'irrégularité des photographies aériennes prises en hélicoptères et du manque trop fréquent d'observations de terrain nécessaires aux vérifications lithologiques et chronologiques ainsi qu'aux reconstitutions en trois dimensions.
Au cours des années soixante dix et quatre vingt plusieurs programmes géologiques visant des problématiques dévoilées par les Kerguelen ont permis de résoudre nombre de questions soulevées par les travaux antérieurs. Ces développements ont apporté une foison de nouvelles données, structurales, pétrologiques, géochimiques, radiochronologiques, paléontologiques. Pour être accessible au plus grand nombre, un tel capital devait être intégré à la synthèse que représente la carte géologique, ce qui justifiait d'entreprendre un lever systématique au sol, à des échelles variant du 1/50 000 au détail. Le projet était ambitieux car il se heurtait à des difficultés inhérentes aux Kerguelen : une surface presque égale à celle de la Corse, un découpage littoral reconnu comme étant le plus développé au monde, une topographie sauvage, des aléas climatiques réfrigérants, l'absence de moyens de communication, un soutien logistique précaire. Cependant l'opportunité d'installer des refuges de fortune et des dépôts de vivres à l'aide d'hélicoptères directement à partir du Marion Dufresne ou de Port aux Français, la possibilité d'effectuer des transits à bord de La Curieuse entre Port aux Français et les secteurs éloignés, et surtout l'investissement et la très grande compétence de l'équipe logistique (en particulier A. Lamalle et R. Pagni), rendaient ce projet réalisable. il faudra 8 hivernages (J.F. Beaux, 1983-84 ; O. Verdier, 1985-86 ; H. Leyrit, 1989-90 ; E. Frappa, 1992-93 ; O. Brisse, 1993-94 ; B. Moine et G. Mammias, 1994-95 ; Y. Juliot et B. Quemeneur, 1996-97 ; D. Guillaume et E Ramos, 1997-98) et plus du double de campagnes d'été auxquelles ont participé pour une ou plusieurs fois les hivernants et B. Bonin, J.M. Cantagrel, R. Chotin, J.Y. Cottin, D. Damasceno (B), S. Doucet, M. Franssens (B), F. Frey (USA), 1. Gautier, A. Giret, M. Grégoire, G. Hottin, J. Lameyre, A. Marot, N. Mattielli (B), G. Michon, J. Nougier, W. Powell (AUST), J. Scoates (CAN), N. Shimizu (USA), S. Tourpin, D. Weiss (B ), S. Zimine, pour pouvoir proposer une date (2002) de publication de la nouvelle carte géologique.
Cette carte, qui sera publiée à l'échelle du 1/100 000 (3 feuilles classiques), présentera une synthèse lithologique, paléontologique, radiochronologique et génétique. Sa notice détaillée fournira de nombreuses coupes et données, publiées ou inédites, ainsi qu'une interprétation de l'histoire des îles Kerguelen. Il est envisagé de l'éditer sous forme numérique (C D-Rom).
3 - LES ILES KERGUELEN, UN NOUVEAU MODÈLE GÉOLOGIQUE
Les questions géologiques soulevées au cours de l'étude des îles Kerguelen conduisent à considérer ces dernières dans le cadre plus général des îles océaniques, de leur formation, de leur constitution et de leur avenir. Les particularités de Kerguelen font qu'on ne peut les identifier ni à l'Islande ni à Hawaï, les deux modèles fondamentaux d'îles proprement océaniques. Au contraire un grand nombre d'arguments révèlent que les îles Kerguelen constituent un troisième type. Cette question a été débattue dans plusieurs congrès et a déjà fait l'objet de publications. D'autres publications vont appuyer le nouveau modèle.
|
ISLANDE |
HAWAÏ |
KERGUELEN |
DOMAINE
GÉODYNAMIQUE |
ride médio-océanique |
intraplaque |
de ride médio-océanique
à intraplaque |
AGE LE PLUS GRAND
DES AFFLEUREMENTS |
6 My |
1 My |
40 My |
SÉQUENCE
MAGMATIQUE |
tholéïtique et alcalin en
s'éloignant de la ride |
alcalin, tholéïtique, puis
fortement alcalin |
tholéïtique à
transitionnel, puis alcalin |
COMPLEXES
PLUTONIQUES |
quelques uns |
pas encore apparents |
nombreux |
DEGRÉ DE
DIFFÉRENCIATION |
rhyolite et granite |
néphélinite, mélilitite,
trachyte hyperalcalin |
phonolite et syénite,
néph etn inique, granite
et rhyolite |
ÉPAISSEUR DE LA
CROUTE |
15 km |
15 - 20 km |
> 20 km |
ZONE DU MOHO |
normale |
normale |
épaissie |
MÉTAMORPHISME DE
LA CROUTE PROFONDE |
pas encore observé |
pas encore observé |
faciès des granulites |
4 - ET A PRÉSENT
Depuis une dizaine d'années les programmes géologiques aux Kerguelen se sont enrichis par des voies de recherches nouvelles qui ont été approfondies grâce à de nombreuses collaborations nationales et internationales. Les travaux ont été valorisés par de nombreuses publications spécialisées dont le rythme sera soutenu par les jeunes chercheurs impliqués. La carte géologique, qui offrira l'essentiel des résultats obtenus à l'ensemble de la communauté scientifique, sera une image fidèle de ce que sont les Kerguelen dans les concepts de ce début de millénaire.
Par esprit pratique ou par crainte d'une détérioration possible de l'environnement, beaucoup s'interrogent sur les potentialités économiques que peut renfermer l'archipel et, bien sûr, questionnent les géologues à ce sujet. Sur notre planète, l'essentiel des gisements de minerais sont dus à un enrichissement sélectif en certains éléments obtenus par plusieurs renouvellements de ségrégations de liquides (magmatisme) ou de fluides (métamorphisme) mantelliques ou crustaux; un mécanisme comparable dans son principe à une "distillation fractionnée". D'autres gisements sont liés à l'altération climatique que subissent les formations géologiques, et les éléments économiques sont alors concentrés dans les roches résiduelles (altérites). Kerguelen est, nous le savons maintenant, une île née de l'extraction de liquides à partir du manteau. Son histoire est récente et la "distillation fractionnée" nécessaire à la dimension économique n'a pu s'y développer suffisamment pour produire des gisements intéressants. Par ailleurs, si le climat miocène a été susceptible d'altérer les basaltes, les éventuels concentrés de cuivre, de nickel ou de chrome auraient été totalement éliminés par l'érosion glaciaire qui a mis toutes les roches à nu, évacuant en mer toutes les formations de subsurface (sols) antérieures à la dernière glaciation. Les complexes plutoniques alcalins sont les formations qui ont les plus forts potentiels miniers. Ceux de Kerguelen ont été visités par une mission du BRGM dans les années soixante dix. La récolte témoigne de la stérilité économique des Kerguelen puisque seules quelques mouches de wolframite (principal minerai du tungstène) et de fluorite (fluor) ont été détectées. Enfin, par comparaison avec le domaine continental, certaines formations volcaniques pourraient aussi laisser supposer l'existence de diamant. Toutefois, leurs caractères géochimiques et éruptifs ne permettent pas d'envisager les pressions indispensables à la cristallisation de ce précieux minéral. Rappelons que Kerguelen est une île océanique qui, malgré son épaississement crustal, est loin des configurations continentales diamantifères.
La vraie richesse géologique des Kerguelen réside dans ce que cet archipel peut nous apprendre sur le manteau terrestre et sur les processus de formation de la croûte. La géochimie isotopique a démontré le caractère particulier du manteau de cette partie de la Terre au point d'en faire un pôle de référence. Les résultats pétrologiques, géochimiques et géophysiques s'accordent tous sur l'épaississement crustal qui est à présent compris. Cet ensemble d'arguments, notamment le caractère d'insubductabilité que l'on ne trouve pas dans les autres îles océaniques, conduit à faire des Kerguelen un protolithe continental, c'est-à-dire une terre née du domaine océanique et qui préfigure un futur continent. Ce serait un premier exemple contemporain de ce qu'a pu être l'accrétion crustale à son origine, même si, depuis, le manteau géniteur a évolué et la température de la terre (géotherme) a diminué.
A. GIRET, J.Y COTTIN,
G. MICHON et S.TOURPIN
Université Jean Monnet - Saint-Etienne
(Notice n°294 reproduite avec l'aimable autorisaton de l'administration postale)
