Pourquoi trouve-t-on autant de fossiles humains autour du lac Turkana (Kenya) ? Et si la réponse ne tenait pas seulement à l’évolution… mais aussi à la géologie ? Une nouvelle étude propose de revoir notre vision de ce haut lieu de la Préhistoire.
La région du lac Turkana, située au nord du Kenya, est l’un des sites les plus importants au monde pour l’archéologie et la paléoanthropologie. Sa richesse en fossiles d’hominines est exceptionnelle : y ont été retrouvés de nombreux restes d’Homo habilis et d’Homo erectus, qui marquent l’aube du genre Homo. Des fossiles d’espèces plus archaïques (australopithèques par exemple) ont également été retrouvés, en association avec les plus anciens outils en pierre taillée découverts à ce jour.
Ces témoignages fossiles ont profondément amélioré notre compréhension de l’évolution humaine.
Une richesse archéologique… mais aussi géologique !
La région n’attire toutefois pas que les archéologues. Elle revêt également un intérêt majeur pour les géologues. Le lac Turkana est en effet niché dans une longue dépression, que l’on appelle un « rift ». Celui-ci fait partie du système du rift est-africain, qui s’étend du nord au sud sur plus de 6 000 kilomètres depuis la mer Rouge jusqu’au Mozambique.
Ce vaste fossé d’effondrement se forme par le lent écartement de deux plaques tectoniques qui sont en train de se séparer : la plaque africaine et la plaque somalienne. Le rift est-africain marque ainsi l’endroit d’une future limite de plaque, qui donnera naissance à un nouvel océan.
Carte présentant la localisation du système du rift est-africain (entre les pointillés). © Sémhur, Wikimedia Commons
Actuellement, les deux blocs continentaux s’éloignent l’un de l’autre à une vitesse d’environ 4,7 millimètres par an. Cette extension, que l’on appelle le « rifting », s’accompagne d’un amincissement progressif de la croûte continentale. Pour rappel, une croûte continentale « standard » mesure en moyenne 35 kilomètres d’épaisseur. Lors d’un épisode de rifting, elle va s’amincir éventuellement jusqu’à 0 via le développement de nombreuses failles. On parle alors de « breakup ».
Cette rupture, qui va se propager jusqu’à la base de la lithosphère, va permettre la mise en place d’un nouveau centre d’accrétion océanique, une dorsale. C’est ainsi que naissent les océans et que les continents se fragmentent.
Paysage du rift est-africain, marqué par une série de failles normales qui forment un grand bassin d'effondrement. © DavidMPyle, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Le rift est-africain est ainsi l’un des rares endroits au monde où l’on peut observer en direct ce mécanisme, qui a modelé la géographie terrestre depuis la mise en route de la tectonique des plaques, il y a environ 3 milliards d’années. Ce n’est donc pas une surprise si ce rift est le sujet de nombreuses études.
Un rift dans un stade plus avancé qu’on ne le pensait
Une équipe de chercheurs vient d’ailleurs de faire de nouvelles découvertes, qui aident à caractériser ce rift et à prédire son évolution future. Tous les épisodes de rifting ne mènent en effet pas forcément à la rupture continentale. Il existe dans le monde de nombreux exemple de rifts « avortés », dont l’évolution vers la rupture finale a été stoppée en cours de route. C’est le cas par exemple du fossé Rhénan.
Le saviez-vous ?
Les océans naissent de la même manière que le rift est-africain aujourd’hui : un continent s’étire, s’amincit, puis finit par se rompre. L’eau qui s’engouffre dans cette vallée forme d’abord une mer. Après la rupture de la lithosphère et la mise en place d’une dorsale, on parle d’océan. Celui-ci va alors s’élargir petit à petit par des processus principalement magmatiques. C’est ainsi que l’océan Atlantique s’est ouvert il y a environ 180 millions d’années.
Mais le rift du Turkana semble quant à lui sur la bonne voie pour y arriver. L’imagerie sismique réalisée dans cette région révèle en effet que la croûte est bien plus fine qu’on ne le pensait auparavant, indiquant que le processus de rifting est ici dans une phase relativement avancée qu’on appelle le « necking ». Le long de l’axe du rift, la croûte continentale ne mesure en effet plus que 13 kilomètres d’épaisseur.
La phase de necking se caractérise par un amincissement brutal de la croûte, la perte des niveaux ductiles profonds qui accommodaient jusqu’alors principalement la déformation, et le couplage mécanique entre la croûte et le manteau supérieur. Cette étape précède directement celle de la rupture (qui peut toutefois prendre plus ou moins de temps).
Architecture finale de deux types de marges continentales, à l'issue du breakup final et de la mise en place d'une nouvelle croûte océanique (marges pauvres en magma en haut, et riches en magma en bas). La phase de necking mène à la formation de la « necking zone » qui se caractérise par un amincissement brutal de la croûte continentale. © Morgane Gillard
« Plus la croûte est fine, plus elle devient faible mécaniquement, ce qui favorise la poursuite du rifting », explique Christian Rowan, auteur d’une étude publiée dans la revue Nature communications. « Nous avons atteint ce seuil critique de la rupture continentale », confirme Anne Bécel, co-auteur de l’étude.
Notons toutefois qu’en géologie, le terme « critique » doit être relativisé. Ce n’est pas demain, ni même dans 100 ou 1 000 ans que l’on pourra assister à la séparation définitive des deux plaques continentales. Il faut rappeler que le rift du Turkana a commencé à se former il y a 45 millions d’années. Les chercheurs estiment que le début de la phase de necking daterait, quant à elle, de 4 millions d’années. Soit un battement de paupières pour un géologue. L’océanisation pourrait donc intervenir dans les prochains millions d’années…
Une vision du « jardin d’Éden » de la Préhistoire à modifier ?
Ces résultats aident également à mieux comprendre la richesse de cette région en fossiles d’hominines. Jusqu’à présent, les paléoanthropologues associaient cette richesse fossile à un « foyer d’évolution » : le rift du Turkana aurait été un lieu où l’évolution des ancêtres humains aurait été particulièrement intense et importante.
Mais ces nouveaux résultats viennent bouleverser cette vision des choses : les chercheurs suggèrent ainsi qu’il ne s’agirait pas forcément d’un lieu où l’évolution a été plus forte qu’ailleurs, mais plutôt d’un endroit où les fossiles se seraient tout simplement mieux conservés ! En effet, l’épisode de necking, débuté il y a 4 millions d’années, a été accompagné d’un intense volcanisme et d’une subsidence rapide du rift, des conditions qui entraînent d’importants dépôts de sédiments fins. Et ces conditions sont particulièrement favorables à une bonne fossilisation.
Exemple de deux crânes d'Homo erectus découverts dans le rift du Turkana. © John Rowan
En d’autres termes, la région du lac Turkana n’est peut-être pas seulement le berceau de l’humanité, mais aussi le produit d’une géologie exceptionnelle qui a permis de figer son histoire.
