La sentinelle, un véhicule sous-marin autonome, a été utilisé pour cartographier les bandes magnétiques de Pito Deep, un grand gouffre dans l'océan Pacifique qui fournit une section transversale d'échantillons de la croûte océanique inférieure. Michael Cheadle et Barbara John, les deux professeurs UW de géologie et de géophysique, a contribué à un article intitulé "Les bandes magnétiques tridimensionnelles nécessitent un refroidissement lent dans la croûte océanique inférieure à propagation rapide" qui a été publié le 23 septembre dans La nature . Crédit :Michael Cheadle
Deux chercheurs de l'Université du Wyoming participent à la toute première cartographie des bandes magnétiques - l'un des fondements de la tectonique des plaques - dans la section gabbroïque inférieure de la croûte océanique à propagation rapide.
Dans le processus, le groupe a peut-être potentiellement résolu une question de 30 ans de débat scientifique :à quelle vitesse se forme la croûte océanique à propagation rapide ?
"Cela n'a jamais été fait auparavant. Les bandes magnétiques sont un enregistrement de la façon dont le champ magnétique de la Terre change au fil du temps et, en particulier, comment le champ magnétique terrestre bascule ou s'inverse lorsque le pôle Nord magnétique devient le pôle Sud magnétique et vice versa, " dit Michael Cheadle, professeur au département de géologie et de géophysique de l'UW. "Cette cartographie dans la troisième dimension est passionnante en soi parce que les bandes magnétiques, découvert pour la première fois au début des années 1960, a fourni certaines des preuves clés de la théorie de la tectonique des plaques - la théorie qui explique comment et pourquoi nous obtenons des chaînes de montagnes, bassins océaniques, volcans et tremblements de terre."
Cheadle est le troisième auteur d'une nouvelle étude qui est mise en évidence dans un article intitulé "Les bandes magnétiques tridimensionnelles nécessitent un refroidissement lent dans la croûte océanique inférieure à propagation rapide" qui a été publié aujourd'hui dans La nature , un journal hebdomadaire international de la science.
Cheadle et Barbara John, un professeur UW de géologie et de géophysique, le quatrième auteur de l'article, et Jeff Gee, professeur de géosciences à la Scripps Institution of Oceanography de l'Université de Californie-San Diego, conçu l'expérience, ainsi que la collecte d'échantillons et de données. Sarah Maher, un doctorat étudiant à la Scripps Institution of Oceanography, est l'auteur principal de l'article. Elle et Gee ont terminé le traitement et l'analyse des données.
Le manuscrit aborde la question de la vitesse de propagation de la croûte océanique, qui représente 40 pour cent de la croûte océanique et, donc, 25 % de la surface de la Terre se refroidit et se forme grâce à de nouvelles applications de la magnétisation de la croûte. La forme des bandes magnétiques dans la troisième dimension montre que la croûte océanique se refroidit en fait très lentement.
"Donc, nous venons d'imposer une contrainte majeure sur la façon dont un quart de la croûte terrestre se forme, " dit Cheadle à propos des résultats de l'étude.
Cheadle, John et Gee étaient les trois enquêteurs principaux de la croisière vers Pito Deep en 2017. Situé près de l'île de Pâques, Pito Deep est un grand gouffre, qui est l'un des rares endroits dans l'océan Pacifique qui permet l'échantillonnage d'une section transversale de la croûte océanique inférieure. Pito Deep a une profondeur d'environ 3,5 kilomètres, qui est environ deux fois la profondeur du Grand Canyon.
Jason II, un sous-marin robot télécommandé relié par câble au navire, a été utilisé pour collecter les échantillons de roche du fond marin. Crédit :Lucas Kavanagh
La croûte océanique est créée au niveau des dorsales médio-océaniques et se forme par congélation et cristallisation du magma, qui est produit par la fonte du manteau terrestre. Ce magma a une température de 1, 200 degrés Celsius lorsqu'il s'échappe pour la première fois du manteau avant qu'il ne refroidisse et se solidifie en roche. Comme il refroidit en dessous de 580 degrés Celsius, il devient magnétisé et piège un enregistrement de l'orientation du champ magnétique terrestre à ce moment-là. Par conséquent, il enregistre les basculements ou inversions périodiques de la polarité du champ magnétique terrestre, quand le pôle Nord magnétique devient le pôle Sud magnétique, et vice versa. Ces inversions de polarité conduisent aux bandes normalement magnétisées et inversement magnétiques de la croûte océanique.
"Les bandes magnétiques peuvent être considérées comme un enregistrement sur bande de l'histoire du champ magnétique terrestre, " dit Cheadle. " Et le schéma de cet enregistrement sur bande montre que la croûte océanique à propagation rapide doit s'être refroidie très lentement. "
L'équipe de recherche a documenté une bande magnétique subhorizontale ou une limite de polarité qui s'étend sur 8 kilomètres à partir de l'axe d'étalement paléo. Faire cela, le groupe a utilisé Sentry, un sous-marin autonome, cartographier l'aimantation des fonds marins de la roche gabbroïque sur deux régions de 8 à 10 kilomètres de long et effectuer des mesures directes de la polarité magnétique de plus de 200 échantillons orientés collectés par Jason II, un sous-marin télécommandé. La roche gabbroïque est le magma gelé qui forme une chambre magmatique sous les volcans, qui fait éclater de la lave sur le fond marin.
La croûte océanique préserve les changements de polarité et d'intensité du champ magnétique lorsqu'elle se refroidit grâce à sa température de verrouillage ou de blocage. Cela se produit soit instantanément, comme dans la section de lave, quel flash se refroidit lors de l'éruption ; ou plus lentement dans la section plus profonde du gabbro. La géométrie des limites enregistrées entre les roches normales et inversement magnétisées dans la section transversale de la croûte reflète ainsi l'histoire du refroidissement passé de la croûte océanique.
La recherche conduit à deux importants, prédictions vérifiables à partir des résultats de l'étude, dit Cheadle.
"D'abord, nous suggérons que notre modèle de refroidissement est cohérent avec des failles décalées de 100 à 200 mètres qui se produisent de 8 à 10 kilomètres hors axe, permettant une circulation hydrothermale profonde, " dit Cheadle. " Si c'est correct, cela implique qu'il existe un domaine important relativement inexploré, probablement diffus, circulation hydrothermale se produisant à environ 10 kilomètres hors de l'axe au niveau des dorsales à propagation rapide.
"Deuxièmement, nos résultats impliquent que seuls des tremblements de terre peu profonds se produiraient dans un rayon de 8 à 10 kilomètres de l'axe de propagation, " poursuit-il. " Nos résultats ont des implications étendues dans de multiples domaines de la géoscience, y compris la formation de la croûte terrestre, écoulement des fluides dans les océans, géochimie et sismologie."
