À flanc de falaise, dans les entrailles du Grand Canyon, une simple ligne sépare deux mondes géologiques que tout, ou presque, éloigne. D’un côté, un socle cristallin vieux de près de deux milliards d’années. De l’autre, des couches sédimentaires bien plus jeunes, déposées il y a « seulement » 500 à 540 millions d’années. Entre les deux, rien. Ou plutôt : plus rien, puisque selon les zones du canyon, l’équivalent de 500 millions à 1,2 milliard d’années d’histoire terrestre a purement disparu du dossier géologique. Les géologues appellent cette cicatrice la Grande Discordance, et elle intrigue la discipline depuis plus d’un siècle.

Sommaire

1. Une faille dans le temps, visible à l’œil nu
2. Quand un supercontinent se déchire
3. Pas une absence de dépôt, un arrachement
4. Une hypothèse séduisante, pas encore une certitude

Une faille dans le temps, visible à l’œil nu

Le phénomène n’a rien d’anecdotique. Selon le Service des parcs nationaux américains, la Grande Discordance angulaire est le contact entre les roches paléozoïques stratifiées et le Supergroupe du Grand Canyon, un contact qui peut représenter jusqu’à 750 millions d’années d’histoire rocheuse manquante. Ailleurs dans le canyon, là où les couches du groupe de Tonto reposent directement sur le socle du Vishnu, l’écart grimpe encore : la Grande Discordance y représente une période pouvant atteindre 1,2 à 1,6 milliard d’années. Un vertige temporel que les visiteurs, occupés à admirer les strates orangées du canyon, ne soupçonnent généralement pas.

Pendant des décennies, plusieurs explications ont coexisté sans jamais faire totalement consensus. Les scientifiques ont par le passé relié cette absence de roches à plusieurs processus, notamment l’activité tectonique liée aux cycles des supercontinents et d’anciennes glaciations. Une nouvelle étude, publiée dans la revue Geology par une équipe menée par le professeur Thomas Gernon de l’université de Southampton, propose aujourd’hui un mécanisme différent, plus massif et plus cohérent à l’échelle du continent nord-américain.

Quand un supercontinent se déchire

Retour huit cents millions d’années en arrière. À cette époque, la Terre abrite un supercontinent baptisé Rodinia. L’escarpement massif se serait formé il y a environ 800 à 750 millions d’années, au moment où l’ancien supercontinent Rodinia a commencé à se fragmenter. Cette fragmentation n’a pas produit une simple fissure discrète : elle aurait engendré une falaise continentale gigantesque, une sorte de rebord tectonique dressé sur le bord occidental de ce qui allait devenir l’Amérique du Nord.

L’équipe de Southampton, en combinant reconstructions de tectonique des plaques et modèles d’évolution des paysages, a cherché à comprendre comment cette région s’est transformée pendant la rupture de Rodinia. Les chercheurs suggèrent que ces falaises hautes d’environ un kilomètre se sont étendues le long d’une grande partie de l’ouest de l’Amérique du Nord, provoquant l’érosion d’énormes volumes de roche et exposant le socle cristallin ancien aujourd’hui visible dans le Grand Canyon. Le tracé proposé n’est pas anecdotique : cet escarpement ancien aurait traversé des zones correspondant aujourd’hui à l’Arizona, l’Utah, l’Idaho, le Wyoming, le Colorado, le Texas, l’Oklahoma, l’Arkansas, le Missouri et l’Illinois.

Pas une absence de dépôt, un arrachement

C’est là que l’hypothèse change la lecture du phénomène. On a longtemps imaginé la Grande Discordance comme une simple pause dans la sédimentation, une période où rien ne se serait déposé. L’équipe de Gernon propose une lecture inverse : la roche a bien existé, avant d’être arrachée. À mesure que l’escarpement reculait lentement vers l’intérieur des terres sur des dizaines de millions d’années, il aurait décapé jusqu’à huit kilomètres de roche par endroits. Un chiffre qui donne le vertige quand on sait qu’un kilomètre de roche représente déjà, à l’échelle géologique, un volume considérable à faire disparaître par la seule action de l’érosion.

Ce scénario n’est pas qu’une spéculation isolée : il colle à des données de terrain indépendantes. Les résultats concordent avec des indices montrant que la région a connu une érosion extraordinaire de cinq à dix kilomètres de roche, bien avant la formation du canyon moderne. Le professeur Gernon résume l’apport de son équipe en expliquant que les roches du socle du canyon auraient été progressivement amenées en surface dans le cadre d’un immense escarpement développé pendant la fragmentation d’un ancien supercontinent.

Le mécanisme a aussi une portée géographique qui dépasse largement le canyon lui-même. Les chercheurs ont comparé la position de la future zone du Grand Canyon, il y a environ 717 millions d’années, à celle de grands escarpements actuels. Ils ont découvert que le Grand Canyon se trouvait alors aussi loin à l’intérieur des terres, par rapport au littoral ancien, que le sont aujourd’hui les grands escarpements d’Afrique et du Brésil par rapport à leurs côtes respectives. Une manière de dire que ce type de relief spectaculaire, loin d’être une curiosité nord-américaine, obéit à une mécanique tectonique que l’on observe encore de nos jours ailleurs sur la planète.

Une hypothèse séduisante, pas encore une certitude

Il faut le dire clairement : ce scénario reste une hypothèse, publiée et argumentée, mais pas encore validée comme explication unique et définitive du phénomène. D’autres pistes, notamment liées aux cycles tectoniques des supercontinents et aux glaciations anciennes, avaient déjà été avancées par le passé pour expliquer la disparition de ces roches, et rien n’indique qu’elles soient totalement écartées par ce nouveau travail. Le mérite de l’étude de Southampton est surtout d’apporter un mécanisme cohérent à grande échelle, capable d’expliquer pourquoi l’ampleur de la discordance varie autant selon les endroits du canyon, comme le souligne d’ailleurs Thomas Gernon lui-même dans ses conclusions.

Reste une question presque vertigineuse pour qui se penche un jour au-dessus du canyon : les roches manquantes n’ont pas disparu dans le néant. Charriées par l’érosion sur des dizaines de millions d’années, leurs sédiments ont fini quelque part, probablement dispersés dans d’anciens bassins océaniques aujourd’hui eux-mêmes recyclés par la tectonique des plaques. Le Grand Canyon ne raconte donc pas seulement l’histoire d’une absence. Il raconte aussi, en creux, le voyage d’une montagne entière qui s’est littéralement dissoute grain par grain, quelque part entre l’Arizona et un océan disparu depuis longtemps.

Sources : nps.gov | geologypage.com | eurekalert.org