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Dans le manteau terrestre, les upwellings restent étonnamment stables

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Le manteau terrestre est loin d'être un milieu statique, faute de quoi les continents ne se déplaceraient pas. Mais comment ces mouvements convectifs visqueux ont-ils évolué au cours des ères géologiques ? Une nouvelle approche a fourni d'étonnants résultats. Par exemple, les upwellings actuellement présents sous l'Afrique et le Pacifique n'ont pas changé de place depuis des millions d'années.

La chaîne de montagnes de l’Himalaya est née lors de la collision entre les plaques indienne et eurasienne, dont les déplacements sont liés à l'existence de deux upwellings dans le manteau terrestre. © melomelo, Flickr, cc by nc sa 2.0

Les formations des chaînes de montagnes, mais aussi celles des bassins océaniques, sont des activités géologiques observables à la surface de notre planète, comme les éruptions volcaniques et les séismes. Or, elles sont liées à la tectonique des plaques, qui dépend elle-même des mouvements visqueux convectifs en cours dans le manteau terrestre. Ces liens sont supposés exister depuis plusieurs ères géologiques, mais cette information est difficile à confirmer. En cause, notre faible connaissance de l'historique des mouvements de matière dans le manteau. 

Mais elle progresse, comme en témoigne une nouvelle étude parue dans Nature. L'équipe de Clinton Conrad, de la Manoa's School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST), est parvenue à établir un lien entre la dynamique du manteau terrestre et le mouvement des plaques tectoniques en surface. Or, cet historique est parfaitement connu. Il va de soi que pour réaliser une telle avancée, l'équipe a eu recours à des mathématiques et de la modélisation. L'un des résultats leur a littéralement coupé le souffle !

Cette coupe au travers de notre planète montre la position des deux upwellings majeurs présents dans le manteau (african upwelling et pacific upwelling), ainsi que le sens de déplacement des plaques terrestres (structures orange en périphérie) et océaniques visibles (lignes bleues épaisses).

Cette coupe au travers de notre planète montre la position des deux upwellings majeurs présents dans le manteau (african upwelling et pacific upwelling), ainsi que le sens de déplacement des plaques terrestres (structures orange en périphérie) et océaniques visibles (lignes bleues épaisses). © Clinton Conrad, SOEST

Les points de divergence, clé pour l’étude du manteau

Clinton Conrad est parti du constat suivant : globalement, la plupart des plaques tectoniques tendent à se déplacer vers le nord, et à converger vers un point précis. En l'occurrence, il se situe dans l'est asiatique. Ainsi, le chercheur s'est demandé s'il n'y avait pas d'autres points de ce type qui caractérisent la tectonique des plaques, en se basant sur leurs moments bipolaires et quadripolaires. Trois autres lieux d'intérêt ont été trouvés, dont deux points de divergence. Ils se situent respectivement sous le centre de l'Afrique et au milieu du Pacifique.  

Or, ils se trouvent justement là où se situent actuellement des upwellings majeurs dans le manteau, c'est-à-dire des mouvements de roches remontant vers la surface de notre planète. Ainsi, une association a été établie entre les points de divergence et les upwellings. Les chercheurs ont alors relancé leurs calculs pour suivre l'évolution de ces points au cours de ces 250 derniers millions d'années, depuis le début du Mésozoïque. Aucun changement significatif n'a été observé. Ainsi, les deux upwellings occupent une position stable depuis plusieurs ères géologiques, quelles que soient la taille et la position des continents.

Cette découverte pourrait bien jeter les bases d'une nouvelle approche visant à étudier les liens qui unissent la dynamique du manteau et les activités géologiques qui ont eu lieu à la surface de notre planète depuis des millions d'années. Elle pose également de nouvelles questions, sur lesquelles nombre de scientifiques risquent de s'arracher les cheveux. Par exemple, quels mécanismes maintiennent ces upwellings en place dans un environnement aussi dynamique que celui du manteau terrestre ?

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