Les points chauds volcaniques tels que ceux qui ont créé les îles hawaïennes ont longtemps été considérés comme des points fixes, créé par des processus profonds à l'intérieur de la terre.

En utilisant de nouvelles données et analyses paléomagnétiques, chercheurs John Tarduno, professeur de sciences de la terre et de l'environnement à l'Université de Rochester; Richard Bono, un ancien associé de recherche post-doctoral dans le laboratoire de Tarduno et maintenant chercheur post-doctoral à l'Université de Liverpool ; et Hans-Peter Bunge, géophysicien à l'université de Munich, fournir des preuves concluantes que les points chauds ne sont pas fixes mais se déplacent. La recherche, publié dans Nature Communications, résout un débat majeur sur l'origine de la structure à grande échelle de la surface de la terre et de l'intérieur profond.

Que sont les points chauds ?

La lithosphère terrestre est la coquille la plus externe de notre planète, composé de sept pièces de puzzle majeures appelées plaques tectoniques. Alors qu'aujourd'hui chacune des plaques tectoniques englobe approximativement l'un des sept continents et l'océan Pacifique, les scientifiques pensent que les pièces s'assemblaient autrefois pour former des supercontinents. Le dernier supercontinent de la Terre, Pangée, a commencé à se briser il y a environ 175 millions d'années. Une grande partie de l'activité sismique terrestre, y compris les tremblements de terre et les volcans, se produit aux frontières des plaques tectoniques.

Mais il existe d'autres régions sur terre caractérisées par une activité volcanique, indépendant des limites des plaques. Les chercheurs appellent ces zones des points chauds. On pense que les points chauds se développent au-dessus d'upwellings anormalement chauds de magma dans le manteau terrestre appelés panaches du manteau. Bien que les chercheurs ne puissent pas se rendre dans le manteau pour observer ces processus, ils sont capables de déduire des points chauds en raison du volcanisme qui se développe lorsque le magma traverse la lithosphère. Les points chauds les plus actifs sont ceux sous Yellowstone, les îles Galapagos, Islande, et Hawaï.

Points chauds fixes ou mobiles

La théorie de la tectonique des plaques a été largement acceptée dans les années 1960, mais, dit Tarduno, « déchiffrer le mouvement passé des plaques tectoniques de la Terre et lier ces mouvements à des processus plus profonds au sein de la Terre est un défi permanent pour les géosciences. »

Pendant des décennies après la révolution de la tectonique des plaques, les chercheurs pensaient que les points chauds étaient corrigés, fournissant un cadre de référence pour mesurer le mouvement des plaques terrestres.

Une illustration emblématique de cette idée était le virage à 60 degrés de la chaîne d'îles qui composent Hawaï. Les chercheurs pensaient que les îles hawaïennes avaient été créées via un processus semblable à une chaîne de montage :une île se formerait sur un point chaud, le mouvement de la plaque éloignerait l'îlot du point chaud, et le point chaud resterait en place et générerait une nouvelle île.

En 2001, Tarduno et ses collègues ont collecté des échantillons de roches et de sédiments via un forage océanique scientifique dans les monts sous-marins Empereur d'Hawaï, volcans éteints de l'océan Pacifique. En étudiant le magnétisme enfermé dans les échantillons anciens - un champ connu sous le nom de paléomagnétisme - les chercheurs ont déterminé que le point chaud sous Hawaï n'était pas fixe mais s'était déplacé. Cela dépeint une image plus cohérente avec un manteau en convection active et en constante barattage.

Malgré ces preuves, cependant, la controverse sur la fixité des points chauds s'est poursuivie.

Grandes régions de points chauds

Le débat s'est intensifié lorsque les chercheurs ont reconnu que de nombreux points chauds étaient enracinés dans l'une des deux grandes régions au-dessus de la limite noyau-manteau :une région sous l'Afrique et l'autre sous le Pacifique. Les recherches menées par les sismologues ont indiqué qu'il s'agissait de régions, appelées grandes provinces à faible vitesse de cisaillement (LLSVP), où les ondes sismiques se déplacent lentement. La faible vitesse signifiait que les régions étaient exceptionnellement chaudes ou chimiquement différentes de la roche environnante.

Certains scientifiques pensent que les LLSVP sont des reliques de la subduction des plaques, où une plaque descend dans le manteau sous un autre endroit, suggérant que les LLSVP sont constamment en mouvement. D'autres scientifiques pensent que les LLSVP sont stationnaires et formées à partir d'une formation primordiale, datant des premiers processus qui ont façonné la planète.

Les nouvelles analyses menées par Tarduno et son équipe, y compris la modélisation, géochimie, et paléomagnétisme, suggérer que les LLSVP sont en mouvement, reliques de la subduction qui a eu lieu depuis l'éclatement de la Pangée.

"Les LLSVP sont clairement anciennes, plus de 100 millions d'années, mais certains chercheurs ont affirmé qu'ils sont également fixes et peuvent donc être utilisés comme cadre de référence pour le mouvement des plaques, " dit Tarduno. " Les nouvelles analyses suggèrent que les LLSVP peuvent attirer les panaches du manteau jusqu'à ce que les LLSVP et les panaches du manteau fusionnent. "

Les chercheurs ont également découvert que les LLSVP peuvent subir un mouvement à grande échelle comparable en vitesse au mouvement des plaques tectoniques. Cela fournit encore plus de preuves que c'est le mouvement des points chauds - et non leur fixité - qui a causé la courbure des îles hawaïennes.