la lithosphère ratonique avec une racine à haute densité subit un délaminage lorsqu'elle est perturbée par les panaches du manteau par le dessous. La racine cratonique retirée repousse ensuite thermiquement, avec ses tissus rocheux préservant la déformation récente du manteau. Crédit :Lijun Liu
Une équipe dirigée par l'Université de l'Illinois a identifié des signaux géophysiques inattendus sous les intérieurs tectoniquement stables de l'Amérique du Sud et de l'Afrique. Les données suggèrent que l'activité géologique dans les parties stables de la couche supérieure de la Terre peut avoir eu lieu plus récemment qu'on ne le croyait auparavant. Les résultats, Publié dans Géosciences de la nature , remettre en question certaines des principales théories d'aujourd'hui concernant la tectonique des plaques.
Les roches les plus anciennes de la Terre sont situées à l'intérieur des continents, loin des frontières tectoniques actives où les roches se recyclent à l'intérieur de la planète. Ces forts, blocs de Terre flottants et profondément enracinés, appelés cratons, dérivent à la surface depuis des milliards d'années, apparemment non perturbé. Ils se rejoignent et se séparent occasionnellement le long de leurs bords dans une danse appelée le cycle des supercontinents.
"Nous pensons généralement aux cratons comme étant froids, stable et bas, " a déclaré le professeur de géologie et co-auteur de l'étude Lijun Liu. "Froid parce que les roches sont bien au-dessus des couches chaudes du manteau, stables car leurs croûtes n'ont pas été perturbées de manière significative par des failles ou des déformations, et leur faible élévation est parce qu'ils ont été assis là, s'éroder pendant des milliards d'années."
Cependant, il y a des endroits où les cratons ne suivent pas ces règles.
"Par exemple, il y a des régions de haute topographie dans les cratons d'Amérique du Sud et d'Afrique, ", a déclaré Jiashun Hu, étudiant diplômé et auteur principal.
Les chercheurs ont traité des données géophysiques avec le supercalculateur Blue Waters du National Center for Supercomputing Applications de l'Illinois dans l'espoir de mieux comprendre ces régions de haute altitude. On pense que les racines épaisses des cratons sont flottantes en raison de leur faible teneur en minéraux, leur permettant de flotter au-dessus du manteau sous-jacent chaud. Cependant, les nouvelles données indiquent que le manteau froid qui se trouve sous ces régions d'Amérique du Sud et d'Afrique - autrefois intégré au supercontinent Pangée - a une structure en couches et que la couche inférieure était plus dense dans le passé qu'elle ne l'est aujourd'hui, dit Liu.
Cette différence de densité pourrait être le résultat d'un processus appelé délaminage du manteau. Lors du délaminage, la couche inférieure plus dense du manteau se détache de la couche supérieure flottante sous la croûte du craton après avoir interagi avec le magma chaud des panaches du manteau, les chercheurs ont dit.
« A partir de plusieurs types de données d'imagerie sismique, nous pouvons voir ce que nous pensons être des dalles de manteau délaminées qui s'enfoncent dans le chaud, manteau profond visqueux, " dit Liu.
Des chercheurs, de gauche, Manuele Faccenda, de l'Université de Padoue, et Stephen Marshak, Quan Zhou, Craig Lundström, Jiashun Hu et Lijun Liu, tous de l'Université de l'Illinois, avec Karen Fischer de l'Université Brown (pas sur la photo), remettent en question certaines des principales théories actuelles concernant la tectonique des plaques avec leur interprétation des anciennes interactions manteau-croûte. Crédit :L. Brian Stauffer
« La matière qui repousse ensuite aux racines des cratons après délaminage, en raison du refroidissement par le dessus, est probablement beaucoup moins dense du point de vue de la composition que ce qui était là avant, " a déclaré le professeur de géologie Craig Lundstrom. " Cela ajoute de la flottabilité, et cette force de flottabilité pourrait être ce qui forme la topographie anormalement élevée."
Cette étude multidisciplinaire commence à donner à l'équipe une mise à jour très logique - quoique compliquée - sur l'histoire de l'histoire tectonique de la Terre, les chercheurs ont dit.
"La haute topographie de l'Afrique et de l'Amérique du Sud n'est qu'une partie de l'histoire, " Hu a dit. " Il existe de nombreux phénomènes géologiques tels que l'emplacement des trajectoires des points chauds, volcanisme continental, soulèvement et érosion de surface, ainsi que la déformation imagée par sismique dans les racines du craton qui semblent toutes bien corrélées avec l'événement de délaminage proposé, impliquant une relation causale potentielle.
Il existe également des preuves à l'appui d'autres emplacements d'interaction craton-panache à d'autres moments de l'histoire de la Terre.
"Les archives rocheuses montrent que des événements de soulèvement et d'érosion ont eu lieu au cours des cycles précédents des supercontinents, " a déclaré le professeur de géologie et l'École de la Terre, Directeur Société et Environnement Stephen Marshak. "Une étude connexe discute de ce qui pourrait être un événement similaire, à savoir le soulèvement continental possiblement lié au délaminage de la lithosphère cratonique qui a provoqué la période d'érosion globale résultant de la Grande Discordance, qui est le contact entre la roche du socle précambrien et les strates sédimentaires du Paléozoïque."
Pour l'instant, il n'est pas clair si et comment l'interaction craton-panache peut affecter l'activité sismique moderne et le volcanisme dans des zones considérées comme géologiquement inactives. Cependant, l'étude marque une nouvelle réflexion sur la façon dont les géologues peuvent comprendre les soi-disant cratons stables.
