La chaîne Hawaiian-Emperor est un exemple de piste de hotspot - un sentier d'îles volcaniques et de monts sous-marins créés sur une plaque lithosphérique alors que la plaque se déplace lentement sur un point de fusion localisée provenant d'un jet de matière chaude s'élevant du manteau profond (manteau plume). Pour plus de détails, consultez le communiqué. Crédit :T. Torsvik et al. (GFZ)
Les îles volcaniques d'Hawaï représentent la fin la plus jeune d'un âge de 80 millions d'années et environ 6, Chaîne de montagnes longue de 000 kilomètres au fond de l'océan Pacifique. La chaîne dite de l'empereur hawaïen composée de dizaines de volcans est bien connue pour son virage particulier à 60 degrés. La cause de ce virage a été fortement débattue pendant des décennies. Une explication est un changement brusque dans le mouvement de la plaque tectonique du Pacifique, le modèle opposé indique la dérive vers le sud du panache du manteau qui est à l'origine de la chaîne depuis son début il y a 80 millions d'années. Apparemment, les deux processus jouent un rôle important, montre une nouvelle étude en Communication Nature , publié par un groupe de scientifiques de l'Université d'Oslo, Centre de recherche allemand pour les géosciences GFZ Potsdam, et l'Université d'Utrecht.
De nombreuses îles océaniques volcaniques sont créées par des remontées d'eau chaude en forme de colonnes appelées panaches du manteau qui prennent naissance près de la base de ~ 3000 km de profondeur du manteau terrestre. Les panaches du manteau ne sont pas très influencés par les mouvements de surface des plaques tectoniques qui se déplacent lentement sur eux. D'où, De longues chaînes linéaires de volcans à l'origine de panaches qui vieillissent de plus en plus à mesure que l'on s'éloigne des points chauds actifs peuvent être suivies sur des centaines, voire des milliers de kilomètres. Dans le sentier des hotspots hawaïens, les îles Hawaï sont les plus jeunes de la chaîne qui s'étend sur près de 6, 000 km jusqu'au mont sous-marin de Détroit dans le nord-ouest du Pacifique, où le volcanisme s'est produit il y a environ 80 millions d'années. Un virage sans précédent à 60 degrés caractérise la chaîne hawaïenne-empereur, la divisant en l'ancienne chaîne de l'empereur et la plus jeune chaîne hawaïenne. Le coude a été daté à 47 Ma (Fig. 1).
"La cause ultime de la formation de la courbe hawaïenne-empereur (HEB) était un changement important dans le mouvement de la plaque du Pacifique à 47 Ma", dit l'auteur principal de la nouvelle étude, Trond Torsvik de l'Université d'Oslo et actuellement chercheur invité au GFZ. L'équipe confirme une hypothèse du géophysicien américain Jason Morgan qui l'a déjà proposée au début des années 1970. "Mais ce n'est pas aussi simple qu'on le laissait entendre il y a quarante ans", dit Torsvik.
Jason Morgan a été le premier à utiliser les points chauds comme cadre de référence pour les mouvements globaux des plaques. Dans son modèle de manteau, les panaches - qui se manifestent par des points chauds à la surface - étaient considérés comme fixés dans le manteau, et le virage hawaïen-empereur a été attribué à un simple changement de direction du mouvement de la plaque du Pacifique (Fig. 1). Mais son modèle de plaque avec des points chauds fixes a été remis en cause à partir des années 1980.
La simulation du virage hawaïen-empereur explique que le virage s'est formé par des changements à la fois de la direction des plaques lithosphériques et d'un certain mouvement du point chaud sous les plaques. Crédit :T. Torsvik et al. (GFZ)
"Depuis la fin des années 1990, il est devenu clair que les hotspots ne sont pas totalement fixes", dit Bernhard Steinberger de GFZ, l'un des co-auteurs de l'article. C'est maintenant généralement accepté, il ajoute, et les modèles d'écoulement du manteau prédisent que le hotspot hawaïen a lentement dérivé vers le sud. "Mais certaines études récentes ont fait valoir qu'un mouvement rapide vers le sud du hotspot avant 47 Ma peut expliquer la formation du coude sans nécessiter de changement de mouvement des plaques du Pacifique", il dit. "Un tel scénario est devenu attrayant parce que la géologie des plaques entourant le Pacifique ne montre aucune preuve claire d'un changement de mouvement des plaques du Pacifique."
La nouvelle étude montre clairement pourquoi cela ne fonctionne tout simplement pas. Cela nécessiterait un taux irréaliste de mouvement des points chauds d'environ 42 cm/an, ce qui serait beaucoup plus rapide que la vitesse moyenne des plaques tectoniques. De plus, cela impliquerait que la chaîne de l'Empereur a été créée en seulement cinq millions d'années et que le mont sous-marin de Détroit n'aurait que 52 millions d'années (Fig. 2a). Cette prédiction est évidemment falsifiée par les âges enregistrés des îles du mont sous-marin de Détroit d'environ 80 Ma (Fig. 1).
« Alternativement, un mouvement de point chaud plus lent vers le WSW pourrait expliquer à la fois la géométrie et les âges de la chaîne de l'Empereur", dit Steinberger. Cependant, une telle direction de mouvement est incompatible avec les modèles de convection du manteau.
"Notre article est un bon exemple de la façon dont des simulations très simples de la cinématique des plaques et des points chauds peuvent être utilisées pour explorer quels scénarios géodynamiques pour la formation de la courbe hawaïenne-empereur sont possibles, et lesquels ne le sont pas", dit Pavel Doubrovine de l'Université d'Oslo, un autre co-auteur sur le papier. "Nous ne pouvons pas éviter la conclusion que la courbure de 60 degrés est principalement causée par un changement de direction dans le mouvement de la plaque du Pacifique." Encore, un certain mouvement du panache vers le sud est nécessaire (ligne bleue sur la figure 2b), sinon, la chaîne hawaïenne-empereur serait plus courte d'environ 800 kilomètres.
" Expliquer la géométrie, la longueur et la progression de l'âge de la chaîne hawaïenne-empereur, nécessite à la fois :le changement de direction du mouvement de la plaque et le mouvement du point chaud", déclare Torsvik. "Si, après plus de deux décennies de débats sur les scénarios de changement de mouvement des plaques par rapport à la dérive du point chaud, les géophysiciens pourront convenir qu'aucun des deux n'est satisfaisant - alors nous pourrons avancer et aborder une question plus intéressante :qu'est-ce qui a réellement poussé le mouvement de la plaque du Pacifique à changer il y a environ 47 millions d'années ? » il ne faudra pas plus de 40 ans pour obtenir une réponse à cette question, il ajoute.
