Des expériences menées à l'Université d'Oxford ont révélé que les plaques tectoniques sont plus faibles qu'on ne le pensait auparavant. La découverte explique une ambiguïté dans les travaux de laboratoire qui a conduit les scientifiques à croire que ces roches étaient beaucoup plus solides qu'elles ne semblaient l'être dans le monde naturel. Ces nouvelles connaissances nous aideront à comprendre comment les plaques tectoniques peuvent se briser pour former de nouvelles frontières.

Co-auteur de l'étude Lars Hansen, Professeur agrégé de physique des roches et des minéraux au Département des sciences de la Terre de l'Université d'Oxford, a déclaré:"La résistance des plaques tectoniques a été un objectif majeur de la recherche au cours des quatre dernières décennies. Pour que la tectonique des plaques fonctionne, les plaques doivent pouvoir se briser pour former de nouvelles limites de plaques. Des efforts considérables ont été déployés pour mesurer la résistance des principales roches riches en olivine qui composent les plaques à l'aide d'expériences en laboratoire.

"Malheureusement, ces estimations de la résistance des roches ont été significativement supérieures à la résistance apparente des plaques observée sur Terre. Ainsi, il y a un manque fondamental de compréhension de la façon dont les plaques peuvent réellement se briser pour former de nouvelles frontières. Par ailleurs, les estimations de la résistance de la roche à partir d'expériences en laboratoire présentent une variabilité considérable, réduisant la confiance dans l'utilisation d'expériences pour estimer les propriétés des roches. »

La nouvelle recherche, publié dans la revue Avancées scientifiques , utilise une technique connue sous le nom de « nanoindentation » pour résoudre cet écart et expliquer comment les roches qui composent les plaques tectoniques peuvent être suffisamment faibles pour se briser et former de nouvelles limites de plaques.

Le Dr Hansen a déclaré :"Nous avons démontré que cette variabilité entre les estimations précédentes de la force est le résultat d'une échelle de longueur spéciale dans les roches - c'est-à-dire, la résistance dépend du volume de matériau testé. Pour déterminer cela, nous avons utilisé des expériences de nanoindentation dans lesquelles un stylet en diamant microscopique est enfoncé dans la surface d'un cristal d'olivine. Ces expériences révèlent que la résistance du cristal dépend de la taille de l'indentation.

"Ce concept se traduit par de grands échantillons de roche, pour laquelle la résistance mesurée augmente à mesure que la taille des cristaux constitutifs diminue. Parce que la plupart des expériences précédentes ont utilisé des roches synthétiques avec des tailles de cristaux beaucoup plus petites que celles que l'on trouve généralement dans la nature, ils ont considérablement surestimé la force des plaques tectoniques. Nos résultats expliquent donc à la fois le large éventail d'estimations précédentes de la résistance des roches et confirment que la résistance des roches qui composent les plaques tectoniques est suffisamment faible pour former de nouvelles limites de plaques. »

L'étude était une collaboration internationale impliquant des scientifiques de l'Université de Stanford, l'Université de Pennsylvanie, Université d'Oxford et Université du Delaware.

Le Dr Hansen a ajouté :« Ce résultat a des implications au-delà de la formation des limites des plaques tectoniques. De meilleures prédictions de la résistance des roches dans ces conditions nous aideront à nous informer sur de nombreux processus dynamiques dans les plaques. Par exemple, nous savons maintenant que l'évolution des contraintes sur les failles génératrices de séismes dépend probablement de la taille des cristaux individuels qui composent les roches impliquées. En outre, fléchissement des plaques sous le poids des volcans ou des grandes calottes glaciaires, un processus intimement lié au niveau de la mer sur Terre, dépendra aussi en fin de compte de la taille des cristaux."