Pourquoi des séismes et des volcans à Madagascar ?

 Madagascar, la grande île avec les lémuriens et les baobabs, est considéré comme étant situé sur une ancienne plaque tectonique. Et selon les lois qui gèrent les plaques tectoniques, le pays devrait avoir très peu d’activités sismiques et aucun volcan. Mais ce n’est pas le cas. Madagascar ne doit pas subir une action tectonique depuis 80 millions d’années selon Martin Pratt, un chercheur à l’université de Washington à St Louis, mais en fait, Madagascar subit environ 500 séismes par an.

L’île possède également des volcans qui ont été actifs dans le passé. La présence de volcans à Madagascar est aussi incongrue que d’en avoir à St Louis selon Michael Wysession, professeur de sciences planétaires et terrestres. On doit se poser cette question : Qu’est-ce que des séismes et des volcans viennent faire à Madagascar ? Cette partie du monde étant géologiquement complexe, on peut envisager différentes explications pour les volcans. Pour le déterminer, les géologues doivent étudier la surface de Madagascar, mais également la croute rigide et le manteau supérieur.

Pour cartographier l’intérieure de la Terre, les géologues utilisent une technique connue comme la tomographie sismique qui est similaire à un scan médical. Cela permet de sonder la structure de la Terre avec des séismes distants et du bruit environnant. Mais Madagascar a connu une grande période d’instabilité politique et il était impossible d’utiliser ces méthodes sismiques jusqu’à récemment. À partir de 2010, 3 groupes incluant celui qui est mené par les sismologues Wysession et Doug Wiens de l’université de Washington ont commencé à déployer des réseaux sismiques à Madagascar, sur les îles voisines du canal du Mozambique et sur le plancher océanique à l’est de Madagascar.

L’installation de réseaux sismiques à Mandritsara dans le nord de Madagascar – Crédit : Martin Pratt

Dans un article publié dans la revue Earth and Planetary Science Letters, les chercheurs rapportent qu’ils ont découvert 3 zones de roches chaudes dans le manteau sous 3 provinces volcaniques sur l’île.¹ Ils ont également vu des signes que la partie inférieure de la lithosphère sous la province volcanique centrale s’est décollée. La croute, qui était déchargée, avait augmenté. La province volcanique du nord utilise une autre source de chaleur.

Une partie d’un ancien continent

Madagascar, faisant partie de l’ancien continent Gondwana, s’est formé en 2 étapes.² La grande île, avec l’Inde, s’est séparée de l’Afrique il y a 150 millions d’années en étirant et en amincissant la croute sur la cote ouest de l’île avant de se fixer. La croute amincie sur la cote ouest s’est pliée et les fissures se sont remplies avec des sédiments en formant des bassins profonds de roches sédimentaires.

Ensuite, il y a 90 millions d’années, quand le mini continent s’est déplacé sur la zone réactive de Marion (un panache qui se situe actuellement sous la plaque de l’Antarctique au sud), des éruptions volcaniques de courte durée, mais très puissantes ont recouvert ce mini continent entièrement de lave. L’émission de chaleur a pu fissurer ce continent en 2 parties qui nous a donné l’Inde et Madagascar. L’Inde a égratigné la cote est de Madagascar pendant son chemin vers l’Asie en laissant un littoral extrêmement droit.

Mais l’activité volcanique dans le centre, le sud et le nord est beaucoup plus jeune que le basalte datant de 90 millions d’années qu’on trouve autour du périmètre de Madagascar. Et la question était : Quelle est l’origine de cette activité volcanique ?

Une combinaison de techniques pour avoir une image d’ensemble

Pratt, le principal auteur de l’étude a utilisé 3 méthodes complémentaires pour analyser les vagues sismiques (les vagues sismiques sont piégées à côté de la surface terrestre) qui sont crée par des séismes distants et d’autres sources de bruit sismique telles que les tempêtes océaniques. Le chercheur a utilisé 3 ensembles de données pour avoir une meilleure résolution dans les grandes profondeurs. C’est comme si on combinait le rayon X, l’imagerie par résonance magnétique et le CT pour une image finale. Les images montrent 3 anomalies sismiques à faible vélocité qui correspondent à la remontée de roches chaudes du manteau le long de Madagascar. On connaissait les provinces volcaniques dans le nord et le centre selon Wysession, mais on ignorait tout de celle dans le sud. Quand on a découvert cette troisième anomalie, on a regardé la littérature et on a découvert qu’il y avait une activité volcanique il y a 9 millions d’années.

Des image sismiques montre les zones de roches chaudes situées en dessous des zones élevées d’un volcanisme récent – Crédit : Martin Pratt

La cause des 3 régions chaudes dans le manteau est un mystère. Il y a des indications, provenant des images tomographiques, que les régions pourraient être connectées, notamment celle du sud. Cela suggère une structure plus profonde qu’on devra confirmer. L’une des origines proposées pour les régions chaudes est que ce sont des roches chaudes qui ont émergé du manteau à la manière des Comores. Les Comores ont créé un ensemble d’îles volcaniques sur le nord de l’île. Mais les auteurs pensent à une différente hypothèse et c’est lié à la manière dont les provinces du sud et du centre semblent connectées. Si vous regardez les images selon Wysession, alors vous verrez une forme en fer à cheval où l’anomalie du manteau chaud central bascule vers l’ouest et revient de nouveau vers l’est en connectant les provinces du centre et du sud.

L’obstacle de ce détournement semble être une plaque de roche froide. Nous pensons que la lithosphère (la croute et la partie supérieure rigide du manteau) s’est décollée et sa partie supérieure est tombée selon Wysession. Quand la plaque de roche froide s’est enfoncée, les roches chaudes sont remontées pour la remplacer. Cela a renfloué la province centrale et le flux vers le sud a été bloqué quand elle s’est inclinée.

Mais qu’est-ce qui a provoqué le décollage de la partie inférieure de la lithosphère ? Nous pensons que c’est la zone réactive de Marion selon Wysession. La partie inférieure de la plaque a été chauffée par cet immense fer à souder il y a 95 millions d’années en affaiblissant suffisamment la roche pour qu’elle se décolle. Et on peut toujours voir les dommages collatéraux de cet ancien événement.

Cette hypothèse explique également les hautes élévations inhabituelles sur la moitié de la partie nord de Madagascar. Une fois que la partie inférieure lourde de la plaque s’est décollée, elle a arrêté la poussée vers le bas de la croute qui a pu rebondir de plus de 1 kilomètre quand la roche chaude a pris la place de la plaque qui avait décollé.

Un processus similaire s’est produit dans le Grand Bassin dans l’ouest des États-Unis avec un décollement de la partie inférieure de la lithosphère. Cela a formé une grande partie de matière froide qui s’est enfoncé à travers le manteau de la surface au centre du Nevada. À cet endroit, le fer à souder qui a décollé la surface était un océan se propageant vers le centre qui a été modifié par la plaque nord-américaine.

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