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Les développements récents de la simulation numérique en géologie permettent désormais d'étudier des processus dynamiques difficile à modéliser il y a encore peu. L'ouverture continentale en est un exemple. Sur la base d'observations nouvelles dans le Rift Est Africain, des chercheurs de l'ISTeP (CNRS, UPMC), du laboratoire de géologie de l'ENS (CNRS, ENS) et de l'ETH de Zurich ont montré que l'ascension d'un panache venu des profondeurs du manteau expliquait à la fois l'ouverture d'un rift magmatique et d'un autre qui ne l'est pas. La juxtaposition des rifts magmatique et non-magmatique, largement observée géologiquement, a finalement une explication. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Geoscience.
Bien que de nombreux rifts continentaux soient magmatiques, c'est-à-dire jalonnés de volcans ou de fissures avec effusions de laves, tous ne le sont pas. Cette observation a déclenché un débat sur le mécanisme qui détermine le rifting continental, autrement dit la rupture continentale comme celle qui a conduit à l'ouverture de l'Atlantique par exemple. Sur la base de l'observation des rifts magmatiques, certains auteurs proposent que le rifting continental soit le résultat de l'ascension de panaches mantelliques profonds (roches chaudes du manteau remontant vers la surface): c'est le modèle dit "actif". Pour d'autres, sur la base de l'observation des rifts faiblement magmatiques, les rifts continentaux résulteraient de l'étirement de la lithosphère continentale sous l'effet des forces tectoniques lointaines, c'est-à-dire de la tectonique des plaques: c'est le rifting "passif".
Carte géologique de la région du Rift Est Africain. Les roches volcaniques sont en orange très répandues à l'est du pointillé bleu qui délimite le craton. © Koptev et al. Nature Geoscience 2015
Tomographie sismique est-ouest correspondant pointillé noir de la carte. Les roches chaudes du manteau sont en rouge orangé, les roches plus froides en bleu. Les roches chaude du manteau contourne le craton de Tanzanie, elles sont plus abondante à l'est qu'à l'ouest du craton. © Koptev et al. Nature Geoscience 2015 .
La partie centrale du Rift Est Africain est un laboratoire naturel pour étudier le rifting continental car elle juxtapose des branches magmatique (est) et peu magmatique (ouest) de chaque côté du craton Tanzanien. Les auteurs ont cherché à comprendre ce comportement contrasté à l'aide d'un modèle numérique 3D à haute résolution prenant en compte la température et les propriétés mécaniques de la lithosphère et du manteau. Le modèle simule l'ascension d'un panache de roches du manteau sous un craton continental en contexte faiblement extensif.
Expérience numérique vue 3D à gauche et en surface à droite. A gauche la lithosphère est en violet, le manteau en marron, le panache venu du manteau en rouge. Le bloc dans la lithosphère représente le craton. L'expérience se déroule entre 1 million d'années en haut, jusqu'à 10 millions d'années en bas. Au cours du temps le panache contourne le craton ici vers la gauche et deux ensembles de fissures apparaissent (deux rifts). Celui du gauche (Est) est fortement magmatique (rouge). © Koptev et al. Nature Geoscience 2015
Vue schématique en coupe montrant la déviation du panache par le craton et la formation d'un rift magmatique à droite (Est) du craton. © Koptev et al. Nature Geoscience 2015
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