Du magma profond favorise le déplacement des plaques tectoniques

Publié par Redbran le 02/11/2020 à 13:00
Source: CNRS
Une faible quantité de roches fondues situées sous les plaques tectoniques favorise leur déplacement. C'est ce que viennent de mettre en évidence des scientifiques du Laboratoire de géologie de Lyon: Terre, planètes et environnement (CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le 10 février 1878 à Paris, est un médecin et physiologiste...) Lyon 1). Leur nouveau modèle prend en compte non seulement la vitesse (On distingue :) de propagation des ondes (La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacements des ondes électromagnétiques dans les milieux. On distingue...) sismiques mais aussi la manière dont elles sont atténuées par le milieu qu'elles traversent. La vitesse de mouvement des plaques tectoniques en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) est ainsi directement corrélée à la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de magma présente. Ces travaux sont publiés le 21 octobre 2020 dans Nature.


Visualisation en trois dimensions de 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 substance...) partielle à la base des plaques tectoniques. Les iso-surfaces en orange montrent les régions où, entre 100 et 300 km de profondeurs, la quantité de roches fondues est supérieure à 0.2 %. La sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une même distance d'un point...) blanche au centre du globe représente le noyau terrestre.
© Stéphanie Durand, Laboratoire de géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos, « parole »,...) de Lyon: Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...), planètes et environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) (CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1)

La lithosphère (La lithosphère (littéralement, la « sphère de pierre ») est la partie superficielle et rigide du matériau dont sont faits les astres telluriques, dont la Terre, Mars, Vénus, Mercure, etc....), la partie externe de la Terre, est constituée de la croûte et d'une partie du manteau supérieur. Elle est subdivisée en plaques rigides, dites tectoniques ou lithosphériques, qui se déplacent sur une couche du manteau plus ductile, l'asthénosphère (L'asthénosphère (du grec asthenos, sans résistance) est la partie ductile du manteau terrestre, directement située sous la lithosphère rigide.). La plus faible viscosité de l'asthénosphère permet le mouvement des plaques tectoniques sur le manteau sous-jacent mais l'origine de cette faible viscosité restait, jusqu'à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel....), inconnue.

La tomographie sismique met en images, en trois dimensions, l'intérieur de la Terre à partir de l'analyse de millions d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...) sismiques enregistrées aux stations sismologiques réparties à la surface du globe. Depuis les années 1970, les sismologues analysent ces ondes pour extraire essentiellement un seul paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte pour prendre une décision ou pour effectuer un calcul.): leur vitesse de propagation. Ce paramètre varie avec la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) - plus le milieu est froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.), plus les ondes arrivent vite -, la composition et la présence éventuelle de roches fondues dans le milieu que les ondes traversent. Des sismologues du Laboratoire de géologie de Lyon: Terre, planètes et environnement (CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) ont quant à eux étudié un autre paramètre, l'atténuation (Perte d'intensité et amplitude d'un signal...) des ondes, simultanément avec la variation des vitesses de propagation des ondes. Cette analyse, qui fournit de nouvelles informations sur la température du milieu traversé par les ondes, permet d'accéder à la quantité de roches fondues dans le milieu qu'elles traversent.

Leur nouveau modèle a pour la première fois permis de cartographier la quantité de roches fondues à la base des plaques tectoniques. Ces travaux révèlent qu'une faible quantité de roches fondues (inférieure à 0,7% en volume) est présente dans l'asthénosphère sous les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et...), non seulement là où cela était attendu, c'est à dire sous les dorsales océaniques et certains volcans comme Tahiti (Tahiti est une île de la Polynésie française (collectivité d’outre-mer) située dans le sud de l’Océan Pacifique. Elle fait partie du groupe des îles du Vent, et de...), Hawaï (Hawaï ou Hawaii (en hawaïen : Hawai‘i ; en anglais : Hawaii) est un État des États-Unis situé dans l'océan Pacifique, à environ 3 900...) ou La Réunion (La Réunion est une île française du sud-ouest de l'océan Indien située dans l'archipel des Mascareignes à environ 700 kilomètres à l'est de Madagascar et à...), mais également sous l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) des plaques océaniques. Le faible pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue « 45 pour cent ») est en réalité la sténographie pour la fraction 45/100 dont...) de roches fondues observé est suffisant pour réduire la viscosité d'un ou deux ordres de grandeur à la base des plaques tectoniques, ce qui permet de les "découpler" du manteau sous-jacent. De plus, les sismologues lyonnais ont observé que la quantité de roches fondues est plus élevée sous les plaques les plus rapides, comme par exemple la plaque Pacifique, ce qui suggère que la fusion des roches favorise le mouvement des plaques et la déformation à leurs bases. Ces travaux permettent d'améliorer notre compréhension de la tectonique des plaques (La tectonique des plaques (d'abord appelée dérive des continents) est le modèle actuel du fonctionnement interne de la Terre. Elle est...) et de son fonctionnement.

Bibliographie:
Seismic evidence for partial melt below tectonic plates. Eric Debayle, Thomas Bodin, Stéphanie Durand, et Yanick Ricard. Le 21 octobre, Nature. DOI: 10.1038/s41586-020-2809-4
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