Une histoire d’un milliard d’années de l’intérieur de la Terre montre qu’elle est plus mobile que nous ne le pensions

de Nicolas Flament, Andrew Merdith, Ömer F. Bodur et Simon Williams, The Conversation

L’intérieur de la Terre il y a 80 millions d’années avec des structures chaudes en jaune à rouge (plus foncé est moins profond) et des structures froides en bleu (plus sombre est plus profond). Crédit : Ömer Bodur / Nature

Profondément dans la Terre sous nous se trouvent deux gouttes de la taille des continents. L’un est sous l’Afrique, l’autre sous l’océan Pacifique.

Les gouttes ont leurs racines à 2 900 km sous la surface, presque à mi-chemin du centre de la Terre. On pense qu’ils sont le berceau de colonnes montantes de roches chaudes appelées “panaches profonds du manteau” qui atteignent la surface de la Terre.

Lorsque ces panaches atteignent la surface pour la première fois, des éruptions volcaniques géantes se produisent – du genre qui a contribué à l’extinction des dinosaures il y a 65,5 millions d’années. Les blobs peuvent également contrôler l’éruption d’une sorte de roche appelée kimberlite, qui amène des diamants à des profondeurs de 120 à 150 km (et dans certains cas jusqu’à environ 800 km) à la surface de la Terre.

Les scientifiques savent que les blobs existent depuis longtemps, mais leur comportement au cours de l’histoire de la Terre est une question ouverte. Dans de nouvelles recherches, nous avons modélisé un milliard d’années d’histoire géologique et découvert que les gouttes se rassemblent et se séparent un peu comme les continents et les supercontinents.

Un modèle d’évolution des gouttes terrestres

Les gouttes se trouvent dans le manteau, l’épaisse couche de roche chaude entre la croûte terrestre et son noyau. Le manteau est solide mais s’écoule lentement sur de longues échelles de temps. Nous savons que les gouttes sont là parce qu’elles ralentissent les ondes causées par les tremblements de terre, ce qui suggère que les gouttes sont plus chaudes que leur environnement.

Les scientifiques conviennent généralement que les gouttes sont liées au mouvement des plaques tectoniques à la surface de la Terre. Cependant, la façon dont les gouttes ont changé au cours de l’histoire de la Terre les a intrigués.

Une école de pensée a été que les gouttes actuelles ont agi comme des ancres, verrouillées en place pendant des centaines de millions d’années tandis que d’autres roches se déplacent autour d’elles. Cependant, nous savons que les plaques tectoniques et les panaches du manteau se déplacent avec le temps, et la recherche suggère que la forme des gouttes change.

Volcans, diamants et gouttes : un milliard d'années d'histoire de l'intérieur de la Terre montre qu'elle est plus mobile que nous ne le pensions

Les blobs de la Terre tels qu’ils sont imagés à partir de données sismiques. La tache africaine est en haut et la tache du Pacifique en bas. 1 crédit

Nos nouvelles recherches montrent que les gouttes de la Terre ont changé de forme et d’emplacement bien plus qu’on ne le pensait auparavant. En fait, au cours de l’histoire, ils se sont assemblés et désagrégés de la même manière que les continents et les supercontinents à la surface de la Terre.

Nous avons utilisé l’infrastructure informatique nationale australienne pour exécuter des simulations informatiques avancées de la façon dont le manteau terrestre a coulé pendant un milliard d’années.

Ces modèles sont basés sur la reconstitution des mouvements des plaques tectoniques. Lorsque les plaques s’enfoncent les unes dans les autres, le fond de l’océan est poussé entre elles dans un processus connu sous le nom de subduction. La roche froide du fond de l’océan s’enfonce de plus en plus profondément dans le manteau et, une fois qu’elle atteint une profondeur d’environ 2 000 km, elle écarte les gouttes chaudes.

Nous avons constaté que, tout comme les continents, les blobs peuvent s’assembler – formant des “superblobs” comme dans la configuration actuelle – et se briser au fil du temps.

Un aspect clé de nos modèles est que bien que les gouttes changent de position et de forme au fil du temps, elles correspondent toujours au schéma des éruptions volcaniques et kimberlitiques enregistrées à la surface de la Terre. Ce modèle était auparavant un argument clé pour les blobs en tant qu’« ancres » immobiles.

De manière frappante, nos modèles révèlent que la tache africaine s’est assemblée il y a à peine 60 millions d’années – contrairement aux suggestions précédentes, la tache aurait pu exister sous sa forme actuelle pendant près de dix fois plus longtemps.

Questions restantes sur les blobs

Comment les blobs sont-ils apparus ? De quoi sont-ils faits exactement ? Nous ne savons toujours pas.






Les 200 derniers millions d’années de l’intérieur de la Terre. Les structures chaudes sont en jaune à rouge (plus sombre est moins profond) et les structures froides en bleu (plus sombre est plus profond).

Les gouttes peuvent être plus denses que le manteau environnant et, en tant que telles, elles pourraient être constituées de matériaux séparés du reste du manteau au début de l’histoire de la Terre. Cela pourrait expliquer pourquoi la composition minérale de la Terre est différente de celle attendue des modèles basés sur la composition des météorites.

Alternativement, la densité des gouttes pourrait s’expliquer par l’accumulation de matériaux océaniques denses provenant de blocs de roche poussés vers le bas par le mouvement des plaques tectoniques.

Indépendamment de ce débat, nos travaux montrent que les dalles qui coulent sont plus susceptibles de transporter des fragments de continents vers la tache africaine que vers la tache pacifique. Fait intéressant, ce résultat est cohérent avec des travaux récents suggérant que la source des panaches du manteau provenant de la tache africaine contient du matériel continental, alors que les panaches s’élevant de la tache du Pacifique n’en contiennent pas.

Suivre les blobs pour trouver des minéraux et des diamants

Si nos travaux abordent des questions fondamentales sur l’évolution de notre planète, ils ont aussi des applications pratiques.

Nos modèles fournissent un cadre pour cibler plus précisément l’emplacement des minéraux associés à la remontée du manteau. Cela inclut les diamants ramenés à la surface par les kimberlites qui semblent être associés aux gouttes.

Les gisements de sulfures magmatiques, qui constituent la première réserve mondiale de nickel, sont également associés aux panaches du manteau. En aidant à cibler des minéraux tels que le nickel (un ingrédient essentiel des batteries lithium-ion et d’autres technologies d’énergie renouvelable), nos modèles peuvent contribuer à la transition vers une économie à faibles émissions.


L’étude de deux gouttes dans le manteau terrestre montre des différences inattendues de hauteur et de densité


Plus d’information:
Nicolas Flament et al, Assemblage de la structure basale du manteau sous l’Afrique, Nature (2022). DOI : 10.1038 / s41586-022-04538-y

Fourni par La Conversation

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article d’origine.La conversation

Citation: Volcanoes, diamonds, and blobs: Une histoire d’un milliard d’années de l’intérieur de la Terre montre qu’il est plus mobile que nous ne le pensions (2022, 31 mars) récupéré le 1er avril 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-volcanoes- diamonds-blobs-billion-year-history.html

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