Géodynamique du niveau marin – GiSeLE

La figure de la Terre résulte de la combinaison de processus dynamiques qui se produisent avec les échelles de temps et d’espace très variables. La maturité des techniques de modélisation numérique permet d’examiner les phénomènes de convection thermique dans le manteau solide et les changements associés de la forme de la Terre. Cependant, la résolution de ces modèles est bridée par l’incertitude sur les paramètres rhéologiques, et il en résulte une compréhension non unique de la dynamique interne de la Terre. Or, la figure de la Terre est une donnée capitale pour contraindre ces processus de manière indépendante, au même titre que d’autres observables géophysiques, comme le champ gravimétrique ou les résultats de la tomographie sismique.
Parallèlement, les travaux de reconnaissance des variations du niveau marin ont fait l’objet de multiples études. Son évolution à long terme est déduite de l’enregistrement géologique, mais une controverse persiste quant aux caractéristiques spatio-temporelles du signal. Il apparaît de plus en plus clairement qu’un biais est introduit par le fait que les observations sont effectuées de manière disparate sur une Terre dont la morphologie à grande longueur d’onde évolue perpétuellement. La compréhension des fluctuations des niveaux marin absolu et relatif nécessite ainsi une meilleure connaissance des processus dynamiques internes responsables de cet état transitoire de la morphologie terrestre.
Le niveau marin relatif donne l’intersection entre le géoïde et la Terre solide. Ainsi son enregistrement géologique est une mesure qui intègre les déformations de ces deux corps (solide et liquide) et il est nécessaire de les comparer à un datum systématique. La morphologie actuelle est en état transitoire et ne peut pas être utilisée comme référence pour une Terre à la surface de laquelle les plaques dérivent. La définition d’un niveau de référence semble donc être un objectif important.

Une première étape du projet consiste à compiler des synthèses exhaustives des bases de données mondiales traitant des variations du niveau marin aux temps géologiques, grâce à l’enregistrement sédimentaire ; pendant le Quaternaire, grâce à la géomorphologie ; et pour l’instant présent, grâce aux données marégraphiques et à l’altimétrie spatiale. De nouvelles données seront acquises dans plusieurs régions stratégiques. La comparaison entre les fluctuations Quaternaires et actuelles, confrontées aux modèles précédents d’ajustement glacio-isostatique permettra de définir une morphologie de référence la plus adaptée.
Le second objectif sera d’exploiter les différences de temps caractéristiques de ces observations pour quantifier l’évolution mondiale, à long terme et non uniforme, du niveau marin induite par la dynamique interne de la Terre, et d’extraire la composante non-isostatique de la morphologie terrestre au cours du temps. L’effort sera porté sur cette composante, que nous mettrons en opposition à la composante uniforme, eustatique, dont l’élucidation (qui implique une partition entre l’origine paléoclimatique et les causes tectono-eustatiques) est un sujet à part entière.
Enfin, le troisième objectif est d’utiliser ces résultats pour calibrer les modèles directs d’évolution de convection dans manteau et de mieux en contraindre les propriétés rhéologiques en comparant aux observations de fluctuations du niveau marin sur le long terme.
Les périodes d’intérêt pour lequel nous effectuons des synthèses paléogéographiques (Toarcien, Cénomanien, et Actuel) sont des épisodes-clefs du cycle de Wilson. Les liens entre niveau marin absolu, relatif, et la localisation dans le contexte géodynamique caractéristique d’un temps donné dans le cycle seront explorés.