Tectonique des plaques : la stabilité des flux dans le manteau sous-jacent

Depuis environ 250 millions d’années, les courants ascendants et descendants au sein du manteau terrestre se comportent de façon très stable. Ces courants de convection, situés au sein de la roche semi-liquide sous la croûte terrestre et responsables du mouvement des plaques tectoniques, ont pu, grâce à aux travaux de recherche menés au Centre Helmholtz de recherche sur les géosciences (GFZ) à Potsdam (Brandebourg), être reliés aux modèles de mouvement à la surface de la terre. En outre, des indications concernant un possible lien entre ces modèles et les anomalies constatées lors de l’observation des ondes sismiques au niveau de la propagation des ondes dans le manteau, ont été mises en avant. Les résultats sont publiés dans le numéro actuel de la revue Nature (No 498 du 27 juin 2013).

 

Les plaques continentales sont entraînées par des mouvements de convection dans le manteau terrestre sous-jacent ; cependant, le modèle de convection ne peut être déterminé directement par simple observation des mouvements des plaques. « L’idée était donc d’extraire des informations indicatives sur le champ d’écoulement du manteau sous-jacent à partir de reconstructions de mouvements des plaques du passé géologique », explique Bernhard Steinberger, du GFZ. A cet effet, deux points de référence, appelés « dipôles », ont d’abord été déterminés, afin de décrire l’évolution moyenne des plaques d’un hémisphère à l’autre. En outre, des « quadripôles » ont ensuite été déterminés, afin de décrire les mouvements par rapport à deux points opposés (pôles divergents), mais aussi par rapport à deux points distants de ceux-ci de 90 degrés (pôles convergents).

 

Dipôles et quadripôles sont des facteurs déterminants dans une méthode mathématique qui a déjà été souvent utilisée pour décrire des observations physiques comme les évolutions dans le champ magnétique terrestre. Cette méthode a été appliquée ici pour la première fois à la tectonique des plaques. Une telle approche a été choisie car actuellement, les dipôles et quadripôles des mouvements des plaques s’accordent chacun très bien avec les importances correspondantes des flux dans le manteau et dans les plaques lithosphériques y plongeant.

 

Cette nouvelle description de la tectonique des plaques a montré des résultats étonnants. La convection dans le manteau s’avère très stable : « A l’heure actuelle, les pôles de convergence sont en bon accord avec les courants descendants à grande échelle dans le manteau, et les pôles divergents avec les courants ascendants », explique M. Steinberger. « Au cours des 250 derniers millions d’années, le dipôle convergent s’est toujours trouvé dans la région de l’Asie, tandis que les quadripôles divergents ont toujours été dans les domaines de l’actuelle Afrique de l’Est et de l’Est du Pacifique. Nous en concluons que les flux ascendants et descendants sous-jacents sont également restés stables ».

 

Une autre conclusion de l’étude est que les anomalies de vitesse des ondes de cisaillement issues de séismes, observées dans la sismologie globale, correspondent bien à ces modèles. Les quadripôles divergents sont en effet respectivement situés au-dessus de la limite est d’une des anomalies de vitesse des ondes de cisaillement à grande échelle (Large Low Shear Velocity Provinces, LLSVP), dans le manteau le plus profond. D’après M. Steinberger, « Nos résultats fournissent donc une indication supplémentaire que les LLSVP étaient elles aussi de façon stable depuis au moins 250 millions d’années dans leur emplacement actuel, et qu’elles influent peut-être activement sur la convection du manteau. »

 

 

 

 

 

Pour en savoir plus, contacts :

Dr. Bernhard Steinberger, chercheur au département de modélisation géodynamique, Centre de recherche allemand pour les géosciences (GFZ) – tél. : +49 331 288 1881 – email : bernhard.steinberger@gfz-potsdam.de

 

Sources :

« Stabile Bewegungszentren im Erdmantel », communiqué de presse du GFZ – 26/06/2013 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/b93C6

 

Rédacteurs :

Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr/