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Il n'y a peut-être pas vraiment de point chaud sous Hawaï

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Y a-t-il vraiment des panaches de magma remontant de la base du manteau et laissant des chapelets de volcans à la surface des plaques tectoniques mouvantes ? Certains géophysiciens doutaient depuis longtemps de l'existence des points chauds. Ils avaient peut-être raison, au moins dans le cas des îles d'Hawaï, si l'on en croit une publication dans Science.

Sur ce schéma, on voit en rouge les tubes des panaches de magma montant du manteau inférieur (lower mantle en anglais) selon la théorie des points chauds. Quelques-uns d'entre eux sont représentés, comme Hawaï, l'île de la Réunion et l'Afar. © Helge Gonnermann-The University of Edinburgh-School of GeoSciences

La théorie de la tectonique des plaques est le cadre unificateur de la géologie. On a du mal à croire aujourd'hui que la dérive des continents ait encore fait l'objet de doutes et même de négations de la part de certains géologues à la fin des années 1960, et même au début des années 1970. En France, l'un des premiers volcanologues à la prendre au sérieux, des années avant sa démonstration par les géophysiciens anglo-saxons, a été Haroun Tazieff.

On doit aussi à Maurice et Katia Krafft un remarquable ouvrage sur l'épopée de la découverte de la théorie moderne de la dérive des continents, des travaux de Wegner à ceux de Xavier Le Pichon, Jason Morgan et Dan McKenzie, culminant dans la théorie de l'expansion des fonds océaniques et de la tectonique des plaques.

Selon elle, les frontières des plaques sont les lieux où se trouvent les volcans et où se produisent les tremblements de Terre. Comment comprendre alors qu'il existe des volcans actifs au beau milieu de certaines plaques, comme celle du Pacifique ?

Des diapirs de magma ?

À cette question, Jason Morgan a répondu en proposant qu'en plus des courants de convection brassant le manteau et provoquant les déplacements des plaques, il devait exister des panaches faisant remonter de la partie inférieure du manteau du magma particulièrement chaud et fluide. Supposés fixes, ce qui ne va pas sans poser quelques problèmes, ces points chauds permettaient, par exemple, d'expliquer pourquoi les îles volcaniques d'Hawaï se retrouvent alignées et sont le siège d'épanchements magmatiques importants comme ceux du Mona Loa en 1984.

En effet, des panaches s'élevant tels des diapirs à intervalles réguliers d'une même zone juste au-dessus de l'interface noyau-manteau, des paquets de magma atteignant à diverses périodes le sommet de la plaque pacifique en mouvement semblent une explication naturelle à l'alignement des îles Hawaï.

Le géophysicien William Jason Morgan. © The Japan Prize foundation

Toutefois, certains géophysiciens comme Don Anderson, émettent des doutes sur l'existence des points chauds depuis des années, comme on peut le voir sur ce site. Si l'on en croit les travaux que viennent de publier dans Science, Robert van der Hilst et ses collègues, ils pourraient bien avoir eu raison.

Cent mille enregistrements pour 5.000 séismes

Les géophysiciens ont transposé des techniques issues de la prospection pétrolière exploitant des ondes sismiques pour analyser les données enregistrées depuis des dizaines d'années par des sismomètres de la célèbre ceinture de feu entourant la plaque pacifique. Plus de 100.000 enregistrements concernant pas loin de 5.000 séismes s'étant produits depuis les vingt dernières années ont ainsi été examinés avec un œil neuf.

Selon la température d'une roche d'une composition minéralogique donnée, la vitesse d'une onde sismique la traversant n'est pas la même. À partir d'une banque de données minéralogiques et conjointement avec la détermination des vitesses de propagation des ondes sismiques dans le manteau sous la plaque pacifique, il devient alors possible de reconstruire en 3D une carte des températures dans cette partie du manteau.

Cependant, non seulement la zone de plus forte température est plutôt éloignée de la plus jeune île d'Hawaï mais elle se concentre sur une zone étendue de 2.000 kilomètres, à 600 kilomètres de profondeur ! Ce qui ne semble pas du tout correspondre à la vision d'un panache de diamètre étroit s'élevant juste sous cette île dans le cadre de la théorie des points chauds.

Si les déductions faites par les chercheurs devaient être confirmées par d'autres, il faudrait repenser certains aspects de la théorie de la tectonique des plaques ainsi que ce que l'on croit comprendre dans la convection mantellique. Selon van der Hilst, l'augmentation rapide du nombre de capteurs sismiques autour de la ceinture de feu depuis quelques années devrait permettre d'ici cinq à dix ans d'en découvrir beaucoup plus sur les événements se déroulant dans le manteau sous Hawaï.