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Posté par Adrien le Vendredi 13/04/2018 à 00:00
Combien de temps une racine orogénique peut-elle rester partiellement fondue ?
Des chercheurs de trois laboratoires français et des géologues du Ministère de l'Énergie et des Ressources naturelles du Québec ont mis en évidence que sous le plateau orogénique de la Province protérozoïque de Grenville, similaire à celui du Tibet, la croûte continentale peut rester partiellement fondue pendant plus de 70 millions d'années (Ma), et même demeurer à plus de 450-500°C pendant plus de 110 Ma. De telles durées ont pu être estimées grâce à une approche combinant observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) de terrain et pétrochronologie de la monazite et de l'apatite et ouvrent de nouvelles perspectives sur l'évolution thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur...) et mécanique des orogènes.

L'évolution de la croûte continentale suscite encore des débats, notamment concernant la durée des conditions de haute température, comme celles atteintes au cours d'une collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) continentale, avec pour exemple actuel la chaîne Himalaya-Tibet. Dans ce type d'orogènes larges, chauds et de longue durée, le comportement thermomécanique de la croûte dépend de la durée durant laquelle les niveaux de croûte inférieurs à intermédiaires, soit la racine de la chaine de montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète tellurique, satellites comme la Lune),...) (ou racine orogénique), enregistrent des conditions dites "suprasolidus", c'est-à-dire partiellement fondue.


Position de la ceinture orogénique du Grenville dans l'Amérique du Nord (a) et Carte géologique simplifiée de la Province (je préfèrerai que vous gardiez cette majuscule car Province de Grenville réfère à un nom de région géologique) de Grenville avec la position des coupes géologiques (b).

La jeune ceinture orogénique Himalaya-Tibet n'a pas été encore érodée et n'expose donc pas ces niveaux de croûte continentale, qui sont par contre accessibles sur un équivalent protérozoïque: la ceinture orogénique du Grenville affleurant essentiellement au Sud-Est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.) du Québec (Canada). Cette ceinture s'est formée il y environ 1 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent...) d'années par la collision continentale entre les cratons Laurentia et Amazonia. La longue érosion depuis sa formation permet d'avoir accès aux processus ayant lieu actuellement dans la racine orogénique de la ceinture Himalaya-Tibet.

L'évaluation de la durée de ces conditions suprasolidus est basée sur l'étude de sédiments qui ont été partiellement fondus au cours de la collision continentale. La fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une...) partielle des sédiments a généré des liquides granitiques dont une partie est restée dans la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un...) (leucosomes). Dans ces leucosomes, la position et l'âge des monazites, témoins des conditions suprasolidus, ont été reportés par une équipe de chercheurs de Terre-Neuve (Terre-Neuve (en anglais: Newfoundland, en micmac: Ktaqamk) est une grande île au large de la côte atlantique de l'Amérique du Nord. Elle fait partie de la province canadienne de...) (Canada). Enfin, ces sédiments sont recoupés par un granite pegmatitique filonien (dyke) présentant des anomalies de concentrations en terres rares (Les terres rares sont un groupe de métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium 21Sc, l'yttrium 39Y et les quinze lanthanides.) légères et daté à 1005.4±4.4 Ma.

L'étude de ces sédiments montre que les monazites des leucosomes ont cristallisé en conditions suprasolidus, d'abord au cours de l'augmentation des conditions P-T (trajet prograde) entre environ 1080 et 1050 Ma puis de leur diminution (trajet rétrograde) jusqu'à environ 1020 Ma. Le dyke mis en place à 1005 Ma dans ces sédiments présente un contact lobé et sans indices d'échange thermique avec les sédiments, ce qui est incompatible avec sa mise en place dans une croûte « froide ». Ainsi, les conditions suprasolidus sont enregistrées dans ces sédiments, et sans refroidissement/réchauffement intermédiaire, pendant au moins 70 Ma.


Coupes géologiques proposant un retrait du slab au cours de la subduction (La subduction est le processus d'enfoncement d'une plaque tectonique sous une autre plaque de densité plus faible, en général une plaque océanique sous une plaque continentale ou sous une plaque...) pour expliquer les durées importantes de cette racine orogénique dans des conditions suprasolidus.

Les apatites de ces leucosomes, dont les températures de fermeture (Le terme fermeture renvoie à :) ont été calculées à 450-550°C ont cristallisé à l'équilibre avec le liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) à 960±10 Ma. L'absence de déformation antérieure à leur cristallisation démontre le refroidissement constant des sédiments entre 1070 et 960 Ma et témoigne de températures supérieures à 450°C pendant au moins 110 Ma.

Nous expliquons une telle durée de fusion partielle par le retrait progressif du panneau plongeant au cours de la subduction engendrant une augmentation du flux de chaleur (Le flux de chaleur est une transmission de chaleur (ou énergie thermique) à travers un corps. Le flux de chaleur s'exprime en W/m2.) mantellique à la base de la croûte. Cette fusion partielle permet le fluage de la racine orogénique et contribue à sa différenciation conduisant à la genèse de dykes de granites pegmatitiques très enrichis en terres rares légères comme démontré dans des études connexes de la thèse de doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement le grade universitaire le plus élevé. Le titulaire de ce grade est le docteur. Selon les pays et...) du premier auteur.

Cette étude constitue une avancée significative dans la compréhension de l'évolution thermique et mécanique des orogènes, de différenciation de la croûte et de genèse de granites pegmatitiques à terres rares.

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Source: CNRS-INSU