Un plateau océanique a été observé pour la première fois dans le manteau inférieur de la Terre, 800 kilomètres de profondeur sous la Sibérie orientale, repoussant le lieu de naissance d'Hawaï à 100 millions d'années, dit un géophysicien de la Michigan State University.

La découverte est venue lorsque Songqiao "Shawn" Wei, un professeur adjoint doté de sciences géologiques au département des sciences de la terre et de l'environnement de la MSU, remarqué quelque chose d'inhabituel dans ses données en utilisant des techniques révolutionnaires. Les recherches de Wei seront publiées le 20 novembre dans la revue Science .

Le manteau terrestre est en grande partie solide, mais à une dorsale médio-océanique, il fond en créant une nouvelle croûte océanique entre deux plaques tectoniques telles que la plaque Pacifique. Typiquement, cette nouvelle croûte de l'océan Pacifique a une épaisseur uniforme de quatre milles, dit Wei.

Alors que les plaques continuent de bouger, un panache chaud de roches solides s'élève lentement dans le manteau, faisant fondre la plaque tectonique pour créer des volcans comme les îles hawaïennes. Le panache du manteau a la forme d'un champignon avec une tête large de plusieurs milliers de kilomètres de diamètre et une queue fine de quelques centaines de kilomètres de diamètre.

Wei a dit qu'une fois que cette tête de champignon a atteint la surface de la Terre dans l'océan, il s'étire et s'aplatit, tandis qu'il fait fondre la plaque tectonique dominante pour former un plateau océanique en forme de crêpe de 20 milles d'épaisseur. Ce processus se poursuit au fur et à mesure que le manteau atteint la surface et que la plaque supérieure continue de se déplacer. Heures supplémentaires, ce qui reste est un sentier pointillé d'îles.

"Normalement, vous verriez un plateau océanique en forme de crêpe créé par la tête du champignon suivi d'une chaîne en pointillés d'îles créées par la queue du champignon, " dit Wei. " Les îles hawaïennes sont le bout de la queue mais où est la tête de crêpe d'Hawaï ? "

Il y a encore des débats pour savoir si chaque panache du manteau crée une "crêpe" au cours de sa première histoire, et la destination ultime de ces plateaux océaniques en forme de crêpe. Essayant de trouver l'ancienne croûte océanique, y compris les anciens plateaux océaniques, est difficile parce que la croûte pourrait avoir subduit ou glissé dans ou sous une tranchée océanique et a disparu de la surface de la Terre.

Bien que les scientifiques croient généralement que la croûte océanique est préservée dans le manteau terrestre après la subduction, il est généralement trop mince pour être observé en utilisant la technologie conventionnelle, comme la tomographie sismique. Jusqu'à maintenant, c'est ce que Wei pensait être arrivé à la "crêpe" d'Hawaï jusqu'à ce qu'il détecte un signal surprenant dans les données.

"J'ai repéré un morceau inhabituellement épais de croûte océanique à environ 500 miles sous la surface de la Terre, " dit-il. " L'épaisseur de ce morceau de croûte le rendait distinguable, mais il était encore trop mince et trop profond pour être facilement trouvé."

Wei et son équipe ont compilé le plus grand ensemble de données d'un type spécifique de sismogrammes et ont effectué des analyses de données volumineuses et des simulations numériques sur le cluster de calcul haute performance géré par le MSU Institute for Cyber-Enabled Research. Ses collaborateurs sont :Peter M. Shearer du Scripps Institute of Oceanography; Carolina Lithgow-Bertelloni et Lars Stixrude de l'Université de Californie, Los Angeles; et Dongdong Tian de MSU.

L'équipe a également combiné les atouts de la tomographie sismique, sismique réflexion et physique minérale. La tomographie sismique à partir de travaux publiés précédemment crée une image en 3D qui a révélé une vague image de l'ancienne plaque du Pacifique dans le manteau. Les résultats de la sismique réflexion - l'observation principale de ce travail - ont aidé les chercheurs à trouver la croûte épaisse à de grandes profondeurs. La physique minérale a été utilisée par l'équipe pour prouver que le signal détecté indique un morceau de plateau océanique.

La modélisation de la reconstruction des plaques a aidé les chercheurs à relier le nouveau plateau océanique à la "crêpe" hawaïenne qui a été créée lors de la formation du point chaud d'Hawaï il y a environ 100 millions d'années.

Une hypothèse est que la "crêpe" d'Hawaï s'est brisée en deux morceaux.

Un morceau faisait partie de la plaque d'Izanagi qui s'est enfoncée dans la fosse des Aléoutiennes et a disparu il y a environ 70 à 80 millions d'années. L'autre morceau faisait partie de la plaque du Pacifique et après son entrée dans la fosse du Kamtchatka il y a 20 à 30 millions d'années, la lourde croûte océanique s'enfonça plus tard dans le manteau terrestre jusqu'à ce que Wei et son équipe la repèrent.

Cette découverte fournit non seulement des indices sur les débuts de l'histoire d'Hawaï, mais éclaire également l'évolution d'autres hotspots, des monts sous-marins et des plaques océaniques. Les chercheurs envisagent d'utiliser cette nouvelle technique combinant la tomographie sismique, réflexion sismique et physique minérale pour trouver d'autres "crêpes manquantes" et continuer à chercher des preuves de morceaux plus anciens de la croûte océanique de la Terre dans les profondeurs de la Terre.