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L’Antarctique n’est pas un endroit idéal pour un géologue. Il est largement considéré comme l’un des endroits les plus froids, les plus secs, les plus venteux et, en hiver, les plus sombres de la Terre. L’épaisse couche de glace de plusieurs kilomètres qui recouvre 98 % du continent rend l’étude géologique encore plus difficile. Malgré ces conditions peu attrayantes, les géologues acquièrent lentement une meilleure compréhension du cinquième plus grand continent grâce à l’utilisation de gravimètres, de radars à pénétration de glace, de magnétomètres et d’instruments sismiques.
Cadre géodynamique et histoire
L’Antarctique continental ne constitue qu’une partie de la plaque antarctique, beaucoup plus grande, qui est entourée par les limites de la dorsale médio-océanique et par six autres plaques principales. Le continent a une histoire géologique intéressante : il faisait partie du supercontinent Gondwana il y a 170 millions d’années et s’est définitivement séparé de l’Amérique du Sud il y a 29 millions d’années.
L’Antarctique n’a pas toujours été recouvert de glace. À de nombreuses reprises dans son histoire géologique, le continent a été plus chaud en raison d’une situation plus équatoriale et de paléoclimats différents. Il n’est pas rare de trouver des traces fossiles de végétation et de dinosaures sur ce continent aujourd’hui déserté. On pense que la dernière glaciation à grande échelle a commencé il y a environ 35 millions d’années.
On a toujours pensé que l’Antarctique était assis sur un bouclier continental stable, avec peu d’activité géologique. Récemment, les scientifiques ont installé sur le continent 13 stations sismiques résistantes aux intempéries qui ont mesuré la vitesse des ondes sismiques à travers le substratum rocheux et le manteau sous-jacents. Ces ondes changent de vitesse et de direction lorsqu’elles rencontrent une température ou une pression différente dans le manteau ou une composition différente dans le substratum rocheux, ce qui permet aux géologues de créer une image virtuelle de la géologie sous-jacente. Les preuves ont révélé des tranchées profondes, des volcans en sommeil et des anomalies de température, ce qui suggère que la région pourrait être plus active géologiquement qu’on ne le pensait.
Depuis l’espace, les caractéristiques géographiques de l’Antarctique semblent, faute d’un meilleur mot, inexistantes. Mais sous toute cette neige et cette glace se cachent plusieurs chaînes de montagnes. La plus importante d’entre elles, les montagnes transantarctiques, s’étend sur plus de 2 200 miles et divise le continent en deux moitiés distinctes : l’Antarctique oriental et l’Antarctique occidental. L’Antarctique oriental se trouve au sommet d’un craton précambrien, composé de roches principalement métamorphiques comme le gneiss et le schiste. Des dépôts sédimentaires du Paléozoïque au Cénozoïque précoce se trouvent au-dessus de ce craton. L’Antarctique occidental, en revanche, est constitué de ceintures orogéniques datant des 500 derniers millions d’années.
Les sommets et les hautes vallées des montagnes transantarctiques sont parmi les seuls endroits de tout le continent à ne pas être recouverts de glace. Les autres zones exemptes de glace se trouvent sur la péninsule Antarctique, plus chaude, qui s’étend sur 250 miles vers le nord, de l’Antarctique occidental vers l’Amérique du Sud.
Une autre chaîne de montagnes, les montagnes sous-glaciaires de Gamburtsev, s’élève à près de 9 000 pieds au-dessus du niveau de la mer sur une étendue de 750 milles dans l’Antarctique oriental. Ces montagnes sont toutefois recouvertes de plusieurs milliers de pieds de glace. L’imagerie radar révèle des pics abrupts et des vallées basses dont la topographie est comparable à celle des Alpes européennes. La calotte glaciaire de l’Antarctique oriental a encapsulé les montagnes et les a protégées de l’érosion plutôt que de les lisser en vallées glaciaires.
Activité glaciaire
Les glaciers affectent non seulement la topographie de l’Antarctique, mais aussi sa géologie sous-jacente. Le poids de la glace en Antarctique occidental pousse littéralement le substratum rocheux vers le bas, déprimant les zones de basse altitude sous le niveau de la mer. L’eau de mer près du bord de la calotte glaciaire se glisse entre la roche et le glacier, ce qui fait que la glace se déplace beaucoup plus rapidement vers la mer.
L’Antarctique est complètement entouré par un océan, ce qui permet à la glace de mer de se dilater considérablement en hiver. La glace couvre normalement environ 18 millions de miles carrés au maximum en septembre (son hiver) et diminue à 3 millions de miles carrés au minimum en février (son été). L’observatoire terrestre de la NASA présente un joli graphique côte à côte comparant la couverture maximale et minimale de glace de mer des 15 dernières années.
L’Antarctique est presque l’opposé géographique de l’Arctique, qui est un océan semi-fermé par des masses terrestres. Ces masses terrestres environnantes empêchent la glace de mer de se déplacer, ce qui fait qu’elle s’accumule en crêtes hautes et épaisses pendant l’hiver. En été, ces crêtes épaisses restent gelées plus longtemps. L’Arctique conserve environ 47 % de sa glace pendant les mois les plus chauds (2,7 sur 5,8 millions de miles carrés).
L’étendue de la glace de mer de l’Antarctique a augmenté d’environ un pour cent par décennie depuis 1979 et a atteint des niveaux records entre 2012 et 2014. Ces gains ne compensent toutefois pas la diminution de la glace de mer dans l’Arctique, et la glace de mer mondiale continue de disparaître à un rythme de 13 500 miles carrés (plus que l’État du Maryland) par an.
