jeudi 24 novembre 2016

Forage dans le cratère géant de Chicxulub lié à l'extinction massive du Crétacé


Le cratère de Chicxulub, dans la péninsule mexicaine du Yucatan, est connu pour être le résidu très probable du grand impact à l’origine de l’extinction massive qui a mis fin au règne des dinosaures il y a 66 millions d’années et a permis l’essor des mammifères. Des forages viennent d’y être effectués et leurs premiers résultats publiés, où l’on comprend mieux comment s’est déroulé le cataclysme.




Les grands cratères d’impact possèdent  une morphologie particulière qu’on appelle des anneaux de crête (peak rings), une succession de reliefs en forme d’anneaux concentriques centrés sur le point d’impact de la météorite. Le cratère de Chicxulub, qui n’est plus visible en surface mais dont la présence en profondeur a été mise en évidence indirectement depuis de nombreuses années, est l’un des rares cratères terrestres à posséder ces anneaux caractéristiques. Il se trouve à moitié sur le continent et à moitié sous la mer, enfoui sous environ 600 m d’une couche de calcaire. Joanna Morgan et ses collaborateurs ont préparé une expédition de forage depuis une dizaine d’années dans l’objectif d’effectuer un carottage des couches profondes du cratère géant de 200 km de diamètre.
Au moment de l’impact météoritique (un caillou de 12 km de diamètre arrivant à 20 km/s), il faut imaginer que la croûte terrestre se retrouve localement échauffée brutalement à une température de plusieurs milliers de degrés et se comporte alors comme un fluide. En moins de trois minutes, une montagne en fusion haute comme l’Himalaya se forme, tout juste adjacente à un creux de près de 25 km de profondeur large de 70 km. Le pic central fluide s’effondre ensuite dans les deux minutes suivantes suivi par une période de mouvements perturbés jusqu’à plus de 10 minutes après l’impact, puis par plusieurs jours d’oscillations de la croûte, laissant enfin un cratère superficiel surmontant une zone de la croûte terrestre fortement déformée, et des millions de kilomètre cube de matériau injectés dans l’atmosphère...

Aujourd’hui, le cratère de Chicxulub montre un anneau surélevé de quelques centaines de mètres et large de quelques dizaines de kilomètres. C’est dans cette zone que les chercheurs ont effectué leurs forages. Ils ont creusé sur 1335 mètres, sous la mer au large de Progreso au Mexique en avril et mai derniers. La première roche de l’anneau de crête a été atteinte à une profondeur de 618 mètres et les chercheurs ont eu la joie de découvrir, une fois arrivés à 748 mètres, ce qui ressemble à rien d’autre qu’à du granite rose, normalement trouvé à plusieurs kilomètres de profondeur… Les carottes qu’ils ont rapportées montrent des structures de granite avec des inclusions cristallines de grande taille, qui sont cohérentes avec un processus géophysique disant que l’impact a produit un pic central de grande hauteur qui s’est effondré ensuite en de multiples anneaux.

Les pics centraux sont produits par une remontée rapide de roches profondes juste après l’impact. Or plus la taille du cratère augmente, plus les pics centraux sont associés à des anneaux de crête. Les débats ont longtemps faits rage au sein de la communauté des géophysiciens et planétologues au sujet des mécanismes de formation de ces anneaux de crête et surtout de la profondeur d’origine des roches en question. L’expédition de forage du Chicxulub était donc devenue une opportunité unique de pouvoir répondre à ces questions sans devoir retourner sur la Lune. Les géophysiciens qui ont analysé les premières carottes décrivent des roches formées de matériau de très grande profondeur, fracturées, choquées, découpées transversalement  par des zones de cisaillement et montrant une plus grande porosité que ce qui pouvait être attendu. Le modèle de l’effondrement dynamique du pic central pour la formation des anneaux de crête est donc confirmé par ces carottes.

Les matériaux remontés des forages expliquent également un vieux mystère géologique : pourquoi les ondes sismiques se déplacent moins vite dans les roches des anneaux de crête. La réponse se trouve dans la fracturation du granite. L’impact semble avoir fracturé tellement le granite qu’il est devenu beaucoup plus poreux et moins dense que le granite normal, ce qui a pour effet de transmettre plus lentement les ondes sismiques.
La porosité nouvelle des roches engendrée par le cataclysme a également une conséquence intéressante. Une fois que la grande chaleur s’est dissipée, la chaleur résiduelle dans la zone du cratère aurait permis à des organismes vivants de venir recoloniser cette terre devenue vierge et notamment dans ces roches poreuses.  Les analyses des chercheurs montrent en effet des traces de cellules et d’ADN microbien..., mais ils réservent les détails de cette découverte pour une publication ultérieure…


Source :

The formation of peak rings in large impact craters
Joanna Morgan et al.
Science Vol. 354, Issue 6314, (18 Nov 2016)
http://dx.doi.org/10.1126/science.aah6561


Illustrations :

1) Vue d'artiste du cratère de Chicxulub (Science)

2) Localisation du cratère de Chicxulub dans le Yucatan

3) Vue d'artiste d'un impact