Couche de roche en fusion cachée découverte sous les plaques tectoniques de la Terre

Jun 16, 2023

Les chercheurs ont détecté une couche jusqu'alors inconnue de roche partiellement en fusion sous la croûte terrestre.

Cette découverte pourrait aider les scientifiques à en apprendre davantage sur les mouvements des plaques tectoniques de la Terre, qui non seulement créent des montagnes et des tremblements de terre, mais contribuent également à former des environnements présentant les conditions chimiques et physiques appropriées pour soutenir la vie au début de la Terre.

La couche la plus externe de notre planète est la croûte – sur laquelle nous vivons – et en dessous se trouvent le manteau, le noyau externe et le noyau interne. Les océans et les continents du monde reposent sur 15 blocs majeurs qui se déplacent et se déplacent, appelés plaques tectoniques, qui constituent la croûte inférieure et le manteau supérieur.

La couche fondue nouvellement identifiée est située à 161 kilomètres sous la surface de la Terre. Cette couche fait partie de l'asthénosphère, située sous les plaques tectoniques. L'asthénosphère existe sous la forme d'une couche molle de roche solide mais malléable qui peut provoquer le déplacement et le déplacement des plaques tectoniques.

Les chercheurs se sont demandés quels facteurs rendaient l’asthénosphère molle et ont considéré que les roches en fusion faisaient partie de l’équation. Même si l’intérieur de la Terre est en grande partie solide, les roches peuvent se déplacer et se déplacer lentement au fil du temps.

Junlin Hua, chercheur postdoctoral à la Jackson School of Geosciences de l'Université du Texas à Austin, étudiait des images sismiques du manteau terrestre situé sous la Turquie pour ses recherches doctorales lorsqu'il a repéré des signes de roche partiellement fondue. Il a commencé ses travaux en 2020 alors qu’il était doctorant à l’Université Brown.

Les scientifiques avaient déjà repéré des parties de cette couche rocheuse et pensaient qu'il s'agissait d'une anomalie, mais Hua et ses collègues chercheurs ont trouvé des preuves d'une présence plus large.

L'équipe de recherche a confirmé que l'asthénosphère est composée à la fois de roches solides et fondues et que même si la roche est ensuite partiellement fondue, elle ne contribue pas au mouvement des plaques ni ne facilite leur déplacement.

"Quand nous pensons à quelque chose qui fond, nous pensons intuitivement que la fusion doit jouer un rôle important dans la viscosité du matériau", a déclaré Hua. "Mais ce que nous avons découvert, c'est que même là où la fraction fondue est assez élevée, son effet sur l'écoulement mantellique est très mineur."

Dans le manteau, la convection, ou transfert de chaleur, a lieu à mesure que la matière chaude et moins dense s'élève et que la matière plus froide et plus dense coule. Les chercheurs pensent que la présence de roches solides et la convection contribuent au mouvement des plaques.

Le principal défi de l'étude des couches internes de la Terre est de collecter les données, car la plupart d'entre elles ne peuvent être collectées qu'à la surface et il est difficile d'échantillonner directement l'intérieur de la planète, a expliqué Mme Hua.

"Par conséquent, les scientifiques ont utilisé les ondes sismiques générées par les tremblements de terre qui traversent l'intérieur de la Terre pour étudier la vitesse de déplacement des ondes sismiques dans ces couches internes, de manière similaire aux tomodensitogrammes effectués à l'hôpital", a déclaré Hua.

Il a collecté plus de 700 images prises par des détecteurs sismiques du monde entier et créé une carte mondiale de l'asthénosphère.

En analysant les données, Hua a observé comment les ondes sismiques se déplaçaient à travers les différents matériaux sous la croûte terrestre, y compris les changements de vitesse, de direction et d'heure d'arrivée sur les sites de détection. La présence de matière fondue dans la couche partiellement fondue signifiait que les ondes sismiques se déplaçaient plus lentement.

La roche en fusion est apparue lors de relevés sismiques dans les zones où l'asthénosphère a atteint ses températures les plus élevées, environ 2 640 degrés Fahrenheit (1 450 degrés Celsius).

Hua est l'auteur principal d'une étude détaillant les résultats publiés lundi dans la revue Nature Geoscience.

"Cette étude est fondamentale pour comprendre pourquoi l'asthénosphère - la faible couche du manteau située sous les plaques tectoniques qui permet aux plaques de se déplacer - est en fait faible", a déclaré Karen M. Fischer, co-auteur de l'étude et professeur distingué de sciences géologiques à l'Université Brown. dans un rapport.

"En fin de compte, cela prouve que d'autres facteurs tels que les variations de température et de pression peuvent contrôler la force de l'asthénosphère et la rendre suffisamment faible pour que la tectonique des plaques soit possible."