Lorsque deux des plaques tectoniques de la Terre entrent en collision, la plaque la plus lourde est forcée en dessous et de retour dans le manteau dans un processus appelé subduction. Au cours des premiers stades des zones de subduction nouvellement initiées, la partie supérieure de la plaque de déplacement vers le bas peut se détacher et s'accrocher à la base de la plaque supérieure (supérieure). Plus tard, ces tranches peuvent être exposées à la surface de la Terre et sont connues sous le nom de semelles métamorphiques.

Les semelles fournissent une preuve directe des conditions dans la zone de subduction ; cependant, leur interprétation est obscurcie par les incertitudes entourant la manière dont la sole s'accrète à la base de la plaque supérieure et le processus par lequel elle est ensuite exhumée de l'intérieur de la zone de subduction. Ambroise et al. tenter de retracer cette séquence d'événements en cartographiant l'évolution de la texture de la semelle, l'arrangement et l'orientation des minéraux constitutifs d'une roche. Ils le font dans une région de croûte océanique bien exposée aux Émirats arabes unis.

Les auteurs ont extrait 16 sections minces réparties sur une section exposée de 250 mètres de la semelle. Les scientifiques ont ensuite effectué des tests de laboratoire approfondis sur 10 des échantillons. En utilisant la distribution et la composition minérales observées, ils en ont déduit un gradient de température mais pas de pression à travers la semelle. Ce gradient implique que la sole s'est attachée à la plaque supérieure en couches au fur et à mesure que la région se refroidissait, mais que toute l'accrétion de la sole s'est produite à des profondeurs de 30 à 40 kilomètres.

L'étude conclut en décrivant une séquence en trois étapes pour l'évolution de la semelle métamorphique. Au début de la subduction, la croûte océanique s'enfonce à une profondeur de 30 à 40 kilomètres et est chauffée à des températures de 700°C à 900°C. Puis, pendant les conditions métamorphiques maximales, l'augmentation de la viscosité lors de la formation d'un assemblage au faciès des granulites (une sorte de roche métamorphique qui contient des minéraux) fait migrer la limite de la plaque de subduction plus profondément dans la dalle, laissant derrière la partie à haute température de la semelle. Finalement, à mesure que la région se refroidit, la sole croît avec des couches à des pressions similaires mais à des températures de plus en plus basses.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation d'Eos, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.