Une figure illustrant comment la discontinuité médio-lithosphérique (marquée MLD) pourrait provoquer le détachement de la racine du continent de la plaque continentale (étape 1), qui est alors dépassée par la plaque océanique (étape 2), selon une nouvelle étude. Crédit :Wang et al.
Dans certaines zones du fond marin, un mystère tectonique est enfoui profondément sous terre.
Le fond de l'océan contient certaines des roches les plus récentes sur Terre, mais sous ces jeunes plaques océaniques se trouvent de grands échantillons de continents beaucoup plus anciens qui ont été disloqués de leurs plaques continentales et dépassés par les plus jeunes, plaque océanique plus dense.
Les chercheurs sont intrigués par ce phénomène depuis un certain temps :comment une plaque continentale laisse-t-elle une partie d'elle-même derrière elle ?
Dans une nouvelle étude publiée dans Lettres de recherche géophysique , un journal de l'American Geophysical Union, les chercheurs ont lié les morceaux déplacés des plaques continentales à un maillon faible dans les couches de la plaque appelé discontinuité médio-lithosphérique.
La croûte et le manteau supérieur forment la lithosphère, le rigide, partie externe de la Terre. Une discontinuité médio-lithosphérique peut apparaître dans cette couche, horizontalement au milieu de la lithosphère. C'est à cet endroit que la couche inférieure de la lithosphère d'un continent peut se détacher d'elle-même et se disloquer, laissant derrière eux de gros morceaux de la lithosphère inférieure, appelé racine, qui peut s'incruster dans la plaque océanique du côté arrière de la plaque continentale.
La nouvelle étude révèle que des couches de discontinuité médio-lithosphérique plus épaisses et plus faibles sont plus susceptibles de laisser derrière elles des racines plus éloignées de leurs origines continentales, tandis que les couches plus minces ont plus de force pour s'accrocher à leurs racines lorsque les plaques continentales se déplacent, selon la nouvelle étude.
"C'est le premier mécanisme pour expliquer le déplacement à grande échelle de la lithosphère continentale laissée sous la lithosphère océanique, " a déclaré Timothy Kusky, directeur du Center for Global Tectonics de la China University of Geosciences à Wuhan, Chine, et co-auteur de la nouvelle étude.
Kusky compare le processus à un sandwich au beurre de cacahuète et à la gelée sur une table :le sandwich est la lithosphère terrestre, et la table est l'asthénosphère, la couche faible dans le manteau supérieur qui s'adapte à la plupart des déplacements de plaques. Le beurre de cacahuète et la gelée constituent la discontinuité médio-lithosphérique qui relie les deux moitiés de la lithosphère.
Si quelqu'un poussait le sandwich sur la table, la force du haut déplacerait la couche supérieure de pain, mais le frottement de la table tire sur la tranche de pain du bas. Au fur et à mesure que le sandwich bouge, les deux morceaux de pain peuvent se décaler, et le sandwich devient irrégulier, dit Kusky.
Le plateau Ontong Java est le plus grand plateau océanique sur Terre, situé au nord-est de l'Australie dans l'océan Pacifique. Une nouvelle étude modélisant comment les plaques continentales peuvent laisser des parties de leur continent derrière elles peut expliquer l'origine des plateaux océaniques comme Ontong Java. Crédit :NOAA
Tout comme le sandwich, à mesure que la plaque continentale se déplace lentement, la vitesse de la lithosphère supérieure peut être plus rapide que la lithosphère inférieure. Si le "beurre de cacahuète et gelée" est faible, la partie supérieure de la lithosphère commence à dépasser sa moitié inférieure, laissant la basse lithosphère derrière elle pour être dépassée par la plaque océanique plus dense.
La question à laquelle Kusky et ses collègues tentent de répondre dans la nouvelle étude est la suivante :pouvons-nous modéliser le sandwich au beurre de cacahuète et à la gelée ?
Les auteurs de l'étude ont créé un modèle numérique du plus grand décalage de lithosphère continentale documenté, une racine continentale sous l'océan Atlantique sud qui a été laissée 1, 300 kilomètres (plus de 800 miles) derrière par le continent africain dont il est originaire.
Les auteurs de l'étude ont modélisé la façon dont les minéraux de la lithosphère s'écoulent et à quelle vitesse la plaque continentale se serait déplacée à l'époque, il y a environ 130 millions d'années. Les chercheurs ont exécuté 225 modèles de la plaque continentale, en utilisant différentes épaisseurs pour la discontinuité médio-lithosphérique entre 10 et 50 kilomètres de large (5 à 31 miles de large) pour étudier la résistance de la couche qui maintient les deux moitiés latérales ensemble. Les modèles intégraient également une gamme de vitesses et de viscosités des plaques, ou collant dû au frottement, de la discontinuité médio-lithosphérique.
Le modèle a révélé que plus la zone de discontinuité médio-lithosphérique est épaisse, plus le décalage de plaque serait grand. Une "gelée" plus mince avec une viscosité élevée était moins susceptible de subir un cisaillement de la lithosphère supérieure, ou au moins seulement traîner légèrement derrière. Mais une épaisse couche de discontinuité médio-lithosphérique, plus de 25 kilomètres d'épaisseur (environ 15 milles d'épaisseur), peut entraîner des décalages importants. Plus de 100 millions d'années, certaines racines peuvent s'enrouler 10, 000 kilomètres (6, 200 miles) du continent dont ils sont originaires, selon les modèles.
Dans le cas du 1, Déport africain de 300 kilomètres (800 milles), les scientifiques estiment que la discontinuité médio-lithosphérique avait une épaisseur d'environ 40 kilomètres et s'éloignait de 1 à 3,25 centimètres par an (environ 0,39 à 1,28 pouce).
Comprendre ces décalages de plaques peut aider les chercheurs à comprendre comment les morceaux continentaux de lithosphère peuvent affecter les plaques océaniques et leur composition, dit Zhensheng Wang, un géoscientifique à l'Université des géosciences de Chine à Wuhan, Chine, et co-auteur de la nouvelle étude.
Un exemple pour une étude plus approfondie dans le cadre de ce nouveau modèle serait le plateau Ontong Java dans l'océan Pacifique, le plus grand plateau océanique de la Terre.
« Cela représente vraiment une nouvelle étape dans la tectonique des plaques, " Kusky a déclaré à propos de la nouvelle étude. " Si nous pouvons expliquer la discontinuité médio-lithosphérique, nous pouvons alors expliquer beaucoup de choses énigmatiques dans l'océanographie et la tectonique des plaques en général. "
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.
