Des chercheurs de l'Université Curtin suggèrent qu'il existe une relation « poulet et œuf » entre les superplumes situés dans le manteau terrestre et les supercontinents situés en surface, ajoutant leurs découvertes à une communauté scientifique divisée sur ce qui se passe au plus profond de la surface de la planète.

Publié dans Communication Nature et Géologie , des chercheurs du Earth Dynamics Group de Curtin ont analysé l'abondance du nickel, chrome et fer dans plus de 40, 000 échantillons de roches basaltiques prélevés sur les continents terrestres et au fond des océans, l'échantillon le plus ancien ayant environ trois milliards d'années.

John Curtin, professeur distingué et lauréat australien, professeur Zheng-Xiang Li, de l'École des sciences de la Terre et des planètes de Curtin, a déclaré que les résultats dérivés des deux documents de recherche ajouteraient plus de poids à un côté du débat sur le superplume en cours au sein de la communauté scientifique.

« Près de 3, 000 km sous la surface de la Terre, juste au-dessus de la limite entre le noyau externe liquide de la Terre et la couche solide du manteau, il y a deux gigantesques, chaud, amas denses de roches, chacun mesurant des centaines de kilomètres de haut et des milliers de kilomètres de diamètre. Ces montagnes sont connues sous le nom de grandes provinces à faible vitesse de cisaillement (LLSVP), ou superplumes, " dit le professeur Li.

"Les chercheurs ne savent pas si les superplumes ont quelque chose à voir avec l'activité à la surface de la Terre, et la communauté scientifique est divisée sur ce sujet. Certains pensent que les superplumes y sont restés inchangés depuis plus de deux milliards d'années, peut-être depuis les tout premiers jours de l'histoire de la Terre, tandis que d'autres proposent que ce n'est pas le cas.

"Notre recherche rapporte de nouvelles preuves à l'appui de ce dernier - que les superplumes se forment et se désintègrent de manière cyclique, semblable à ce que font les plaques tectoniques à la surface de la Terre. Et curieusement, nos recherches montrent que cette activité est presque exactement synchronisée avec un cycle supercontinental de 500 à 700 millions d'années."

Afin de compléter leurs recherches, l'équipe a examiné la variation temporelle de la composition chimique d'environ 40, 000 roches dérivées du manteau, a éclaté des continents et du plancher océanique au cours des trois derniers milliards d'années.

"Nous avons démontré que le magnésium, le nickel et le chrome dans les roches basaltiques du manteau peuvent être utilisés comme un type d'outil d'empreinte digitale pour retracer l'activité du panache du manteau à travers l'histoire de la Terre, et nous avons pu voir une corrélation directe entre l'activité du superplume et le cycle du supercontinent, " dit le professeur Li.

"Les panaches du manteau sont des roches anormalement chaudes provenant principalement des LLSVP et du manteau profond adjacent à la surface de la Terre.

"Nos découvertes montrent que le cycle supercontinental conduit au cycle panache et superplume, mais en même temps, les superplumes provoquent l'éclatement des supercontinents. Il semble donc que les plaques tectoniques et les superpanaches aient un peu une relation poule-œuf, mais les plaques semblent avoir un léger avantage dans le processus.

« Nous avons également découvert une baisse soudaine et constante du magnésium, chrome et nickel dans des échantillons âgés d'environ trois milliards d'années, indiquant une chute brutale de la température du manteau à ce moment-là, que nous interprétons pour refléter le début de l'activité mondiale de la tectonique des plaques."

Dans le Géologie papier, l'équipe présente la première base de données des Grandes Provinces Ignées d'Océanie, qui contient des données provenant de laves de panache de manteau océanique rarement conservées dans d'anciennes chaînes de montagnes.

En utilisant cette base de données unique, l'équipe a pu reconstruire et comparer l'enregistrement de l'activité du panache du manteau dans le domaine continental et océanique au cours du dernier milliard d'années, couvrant les deux cycles supercontinentaux de la Pangée et de la Rodinie.

"Ces analyses statistiques indiquent des cyclicités similaires entre l'activité du panache préservée dans les continents et celle dans le domaine océanique, les deux montrant une activité périodique d'environ 500 millions d'années qui est comparable au cycle des supercontinents, " dit le professeur Li.

"Nos deux articles récents ouvrent la voie pour aborder la question de la "force motrice de la tectonique des plaques" à partir de nouvelles directions, et de nouvelles découvertes au cours des dix ou vingt prochaines années pourraient permettre aux scientifiques de répondre plus précisément à cette question. »

Le document de recherche "Global geochemical fingerprinting of panache intense suggère un couplage avec le cycle du supercontinent, " dirigé par le doctorant de l'Université Curtin, M. Hamed Gamal El Dien, avec le financement d'une subvention du Conseil australien de la recherche, a été publié dans Communication Nature .

Le document de recherche "Coupled supercontinent-mantle panache events evidenced by oceanic panache record, " dirigé par le chercheur universitaire de l'Université Curtin, le Dr Luc Doucet, en collaboration avec des chercheurs du Canada, Russie, Allemagne, l'Egypte et la Chine, a été publié dans Géologie .