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Il y aurait bien un point chaud sous l'Islande

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L'existence des points chauds, des panaches mantelliques à l'intérieur de la Terre, fait débat. Mais une nouvelle étude montre que des régions plus chaudes que les autres, à plus de 400 km de profondeur sous les dorsales océaniques, sont bel et bien corrélées à une activité volcanique plus importante, à l'air libre, de ces dorsales. La thèse de l'existence d'un point chaud sous l'Islande en sort renforcée.

L'Islande est, avec l'Afar, l’une des deux régions au monde où l'on peut voir un rift océanique à l'air libre. La totalité de l'île a été produite par l'activité volcanique, ce qui s'accorde bien avec l'hypothèse d'un point chaud dans le manteau de la Terre. © Allison Gale, University of Wisconsin

Selon la théorie de la tectonique des plaques, les volcans et les séismes ne sont pas distribués au hasard sur Terre. On les trouve nécessairement aux frontières des plaques, en particulier au niveau des dorsales océaniques, là où de la croûte fraîche se forme à l'occasion de l'expansion du fond des océans. L'existence de volcans très loin de ces frontières, par exemple à Hawaï ou à l'île de la Réunion, posait problème. Mais selon l'un des pionniers de la tectonique des plaques, le géophysicien Jason Morgan, il suffisait de supposer 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. Il introduisait donc l'hypothèse des points chauds.

Elle a depuis été remise en question à de nombreuses reprises et notamment par un autre géophysicien célèbre, Don Anderson. Lui et certains de ses collègues émettent des doutes sur l'existence des points chauds depuis des années. Malgré tout, l'hypothèse de Jason Morgan est bien pratique pour expliquer d'autres manifestations volcaniques importantes au niveau même des dorsales océaniques. On pense bien sûr à l'Islande, mais on peut aussi citer le volcan de Tristan da Cunha.

Le volcan Eyjafjöll a été le théâtre d’une spectaculaire série d'éruptions en mars 2010. Plusieurs vidéos prises par des Islandais se sont retrouvées sur YouTube, transformant ce volcan en vedette planétaire. © Ingi25, YouTube

Le débat sur les points chauds vient de rebondir, si l'on en croit une publication récente dans Science. Un groupe de géophysiciens états-uniens y affirment qu'il en existe bel et bien sous certaines régions de la dorsale médio-océanique de l'Atlantique.

Des anomalies thermiques révélées par des ondes sismiques

Le but initial des chercheurs était de répondre à une question un peu différente. Pourquoi les sommets de la dorsale médio-océaniques, qui constituent la plus longue chaîne de montagnes du monde, se situent-ils parfois à quelques milliers de mètres sous la surface des océans, alors qu'ils émergent ailleurs ? L'exemple de l'Islande est le plus symptomatique. Dans tous les cas, une chose est certaine : pour une raison ou une autre, le manteau sous les parties émergées de la dorsale produit plus de magma que dans les régions où la dorsale reste immergée.

Il y a deux façons de produire une plus grande quantité de magma dans une région du manteau. Soit sa température y est plus élevée, soit sa composition minéralogique est différente des autres régions, autorisant la production d'un plus grand volume de liquide magmatique.

La vitesse des ondes sismiques dans le manteau permet de révéler des anomalies thermiques sous les dorsales océaniques. Cette carte montre des températures moyennes estimées vers 300 km de profondeur à l'aide des ondes sismiques. Les températures les plus chaudes, supérieures à 1.370 °C, sont clairement associées à des régions volcaniques émergées, comme l'Islande. © Brown University

Pour départager ces deux hypothèses, les géophysiciens ont combiné des données de nature différente. Certaines proviennent de la sismologie et elles reposent sur le fait que la vitesse de propagation des ondes sismiques dans des roches ne dépend pas seulement de leur composition minéralogique mais aussi de leur température. Des paquets d'ondes se déplacent plus vite dans des roches froides que dans des roches chaudes. Les enregistrements de plusieurs centaines de séismes ont donc été dépouillés.

Basaltes compatibles avec des points chauds

La seconde source de données est la composition chimique des basaltes prélevés le long de la dorsale. Les géochimistes ont ainsi fait parler environ 17.000 échantillons qui ont fourni des informations sur les températures et la chimie des roches qui ont partiellement fondu pour donner le liquide magmatique à l'origine des laves en surface.

Selon les auteurs de l'article de Science, il apparaît clairement désormais et sans ambiguïté que les parties émergées des dorsales océaniques sont bel et bien associées à des régions plus chaudes à plus de 400 km de profondeur dans le manteau. Les variations de températures comprises entre 1.300 et 1.550 °C apparaissent nettement corrélées à la topographie de surface et à l'épaisseur de la croûte dans ses régions. C'est donc bien parce qu'elles sont localement plus chaudes, et non à cause de différences de composition, que les roches de ces régions produisent une plus grande quantité de lave en surface.

La théorie de l'existence des points chauds, notamment sous l'Islande, en sort donc très renforcée. Les spécialistes en géosciences pourront donc s'appuyer sur elle avec plus d'assurance pour décrypter la géodynamique de notre planète.

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