Géodynamique
Lorsque le champ magnétique terrestre est moyenné sur des temps suffisamment long de l’ordre de plusieurs milliers d’années, les pôles magnétiques moyens, appelés pôles paléomagnétiques, sont confondus avec les pôles géographiques. C’est grâce à cette propriété qu’on peut déterminer la paléolatitude et l’orientation d’un continent donné à partir des directions d’aimantation mesurées dans les roches. La mesure d’un nombre important d’échantillons est donc essentielle pour moyenner correctement les variations plus court terme du champ magnétique terrestre. Pour les roches anciennes, il est courant que les roches soient partiellement réaimantées, portant en plus de l’aimantation originelle, une aimantation acquise plus tard dans l’histoire de la roche comme par exemple au cours d’un épisode orogénique. Ces aimantations secondaires peuvent être séparées de l’aimantation primaire grâce à l’application de protocoles de mesure en laboratoire (ex : désaimantation par palier de température). En parallèle, l’utilisation de méthodes du magnétisme des roches (ex : cycle d’hystérésis, mesure de la température de Curie) et de la pétrologie magnétique permet l’identification des minéraux magnétiques et des processus d’acquisition de l’aimantation, qui apporte une information cruciale pour retracer l’histoire magnétique de chaque échantillon. Enfin, on procède à des tests dits paléomagnétiques qui reposent sur la géologie (ex : tests du pli et du contact) pour déterminer l’âge des aimantations les unes par rapport aux autres et isoler l’aimantation primaire, qui est ensuite utilisée pour le calcul d’un pôle paléomagnétique.
Les pôles paléomagnétiques sont combinés avec la géologie pour reconstruire la position des différents blocs continentaux. La géologie permet de retracer les épisodes tectoniques majeurs qui se sont produits, tels que les collisions continentales, les ouvertures océaniques et les subductions. À partir de l’ensemble de données et observations, il est possible d’élaborer des modèles d’évolution de la tectonique des plaques qui intègrent le mouvement des continents mais aussi des limites de plaques tectoniques. Ces modèles mettent en évidence un mouvement d’ensemble de la Terre par rapport son axe de rotation, qui est appelé dérive vraie du pôle (ou True Polar Wander en anglais). Ce mouvement résulte du changement de répartition des masses à l’intérieur de la planète qui, à l’échelle des temps géologiques, est dominé par les mouvements liés à la convection mantellique. Le True Polar Wander, tout comme la vitesse du mouvement des continents et leur répartition, sont des témoins de la dynamique des enveloppes profondes, qui ne sont pas directement accessibles. Ces modèles paléogéographiques sont donc cruciaux pour comprendre comment le système lithosphère-manteau convectif a évolué au cours du temps, et pour comprendre le rôle du refroidissement de la planète dans l’évolution de la Terre interne. Enfin, la tectonique des plaques entraîne des changements de la répartition des continents et océans en latitude qui jouent un rôle central dans l’évolution des enveloppes plus superficielles comme la cryosphère, la biosphère et l’atmosphère. Par exemple, les modèles paléogéographiques sont nécessaires pour comprendre l’évolution des climats anciens, l’apparition des grandes glaciations du passé (ex : la Terre boule de neige, il y a environ 700 Ma), mais également les grands bouleversements biologiques comme l’apparition de nouvelles formes de vie à la limite Précambrien-Cambrien, il y a 540 Ma.