Laves du Kilauea, volcan de point chaud ayant donné naissance à Hawaï. La signature des points chauds est pourtant bien moins évidente en domaine continental. © USGS
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De l'importance de détecter les points chauds sous les continents

ActualitéClassé sous :Géologie , croûte continentale , plaque tectonique

Si le tracé des points chauds est bien visible dans le domaine océanique et fait partie des arguments majeur en faveur d'un mouvement continu des plaques tectoniques, leur présence sous certains continents passe souvent inaperçue. Suivre la trace des points chauds dans ce contexte est pourtant crucial pour reconstruire le mouvement des continents.

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L'Islande, Hawaï, les Canaries ou encore les Açores sont des îles volcaniques dont l'existence est directement liée à la présence de points chauds. Ces grandes anomalies thermiques qui s’enracinent profondément dans le manteau sont en effet à l'origine d'un intense volcanisme à la surface de la Terre.

Pourquoi l’empreinte des points chauds à la surface de la Terre est-elle une donnée essentielle ?

Dans les océans, l'empreinte de ces points chauds et particulièrement visible grâce à la génération de longues chaînes de volcans qui forme souvent des chapelets d'îles volcaniques au fur et à mesure que la croûte océanique se déplace au-dessus du point chaud qui, lui, est considéré comme relativement fixe. Mais le principe de la tectonique des plaques est que toute la surface de la Terre est en mouvement.

De manière cyclique, les continents se regroupent, puis se séparent. Il peut donc arriver qu'un continent se retrouve au-dessus d'un point chaud. Comme dans le domaine océanique, cette situation engendre généralement un important volcanisme, du genre trapps ou LIP (Large Igneous Province, grande province magmatique). Mais si le point chaud se retrouve sous une croûte continentale très épaisse, ce qui est le cas des cratons, le volcanisme est alors bien moins visible, voire inexistant. Ce type de contexte se retrouve actuellement en Afrique et au Groenland. Les deux plaques continentales, particulièrement épaisses, sont en effet situées au-dessus de diapirs mantelliques. Pour rappel, une croûte océanique fait en moyenne 7 km d'épaisseur alors qu'un craton (croûte continentale très vieille) peut faire 40 km (contre 30 pour une croûte continentale normale).

Position des principaux points chauds. Si la plupart sont positionnés sous la lithosphère océanique, plusieurs sont néanmoins présents sous les continents (dont en Afrique et en Amérique du Nord). © Éric Gaba, Wikimedia Commons, domaine public

Suivre la trace que les points chauds impriment à la surface du Globe est très important puisque cela permet de relier les anciennes provinces magmatiques aux volcans de point chaud actuels. Ce type de données est essentiel pour comprendre le mouvement des plaques au cours du temps et pour effectuer des reconstructions paléogéographiques précises. Deux chercheurs de l'université d'Oslo ont ainsi développé des modèles numériques rendant compte des interactions entre le diapir mantellique et la lithosphère continentale. L'objectif est de caractériser, dans ce contexte, l'amplitude de l'anomalie du flux thermique en surface ainsi que son évolution.

La base de la lithosphère est érodée par la chaleur des points chauds

Le flux thermique que l'on peut mesurer en surface représente la quantité de chaleur qui traverse la croûte à un moment donné. Les variations spatiales mais également temporelles de ce flux de chaleur permettent ainsi d'obtenir de nombreuses informations sur l'état de la lithosphère.

Les résultats, publiés dans Geophysical Research Letters, montrent que le passage d'un continent au-dessus d'un point chaud engendre un amincissement de la lithosphère continentale. On peut parler d'érosion basale de la lithosphère. Contrairement au processus d'érosion mécanique que nous connaissons habituellement et qui décrit l'usure et la dégradation des roches par l'action du vent ou de l'eau, l'érosion de la base de la lithosphère est à la fois mécanique et thermique.

Il faut rappeler que la lithosphère continentale est composée de la croûte et du manteau supérieur. La base de la lithosphère n'est donc pas définie comme une limite minéralogique mais comme une limite thermique, qui définit un changement de comportement rhéologique du manteau : la transition entre la lithosphère et l'asthénosphère suit ainsi l'isotherme de 1.300 °C. En présence d'un point chaud, la profondeur de cet isotherme va être modifié. En l'occurrence, l'isotherme de 1.300 °C va remonter, donnant lieu à un amincissement de la lithosphère continentale. En contrepartie, lorsque la source de chaleur se déplace, la lithosphère va se rééquilibrer : l'isotherme de 1.300 °C va tendre à redescendre, menant à un ré-épaississement de la lithosphère.

Coupe de la Terre montrant les principales enveloppes. La lithosphère est composée de la croûte et de la partie supérieure du manteau (vert foncé). La limite entre la lithosphère et l'asthénosphère est défini comme l'isotherme 1.300 °C © Volcan26, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

Une anomalie du flux thermique qui persiste au cours du temps

S'il est cohérent d'observer des flux thermiques plus importants au niveau des zones amincies, les modèles numériques montrent cependant que l'anomalie de flux de chaleur arrive à son maximum 40 à 140 millions d'années après cet épisode d'amincissement de la lithosphère en présence d'un point chaud. Ce délai serait lié au processus de conduction de la chaleur à travers la croûte, qui est relativement lent. Ces résultats montrent que les points chauds actuels peuvent être identifiés par le biais de l'amincissement de la lithosphère continentale. Le flux thermique permettrait, quant à lui, de remonter sur le tracé des points chauds au cours du temps. Cela implique également que la présence d'un point chaud peut influencer le flux thermique d'une région sur une très longue période, alors même que la plaque n'est plus à l'aplomb de l'anomalie thermique mantellique.

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