Une énigme de longue date en géologie est de savoir comment une plaque tectonique peut briser la coquille dure de la Terre et commencer à plonger sous une autre dans le processus connu sous le nom de subduction.

Maintenant, une nouvelle étude décrit comment une petite rupture dans une plaque tectonique a été comprimée et tirée pendant des millions d'années jusqu'à ce qu'elle se décompresse et déclenche un processus géologique incontrôlable. L'étude d'une zone de subduction émergente au large de la Nouvelle-Zélande vient d'être publiée dans la revue Nature Geoscience .

"Nous savons maintenant comment la subduction s'est nucléée et à quelle vitesse elle se développe", a déclaré l'auteur principal Brandon Shuck. "C'est important à savoir car la subduction est le principal moteur de la tectonique des plaques. Elle construit des montagnes, forme de nouveaux océans et entraîne le cycle chimique de la terre profonde jusqu'à l'atmosphère." Shuck a fait le travail pour sa thèse de doctorat à la Jackson School of Geosciences de l'Université du Texas; il est maintenant chercheur postdoctoral au Lamont-Doherty Earth Observatory de l'Université de Columbia.

On pense que la Terre est la seule planète du système solaire à subir une subduction, qui est la clé du cycle du carbone qui rend la vie possible ici. "Nous pensons que la subduction ne s'est pas toujours produite sur Terre, donc comprendre comment [elle] s'initie aujourd'hui est une étape cruciale pour comprendre comment notre monde est finalement devenu une planète habitable", a déclaré le co-auteur de l'étude, Harm Van Avendonk, chercheur principal. à l'Université du Texas.

Les recherches ont commencé en 2018 à bord du navire de recherche Marcus G. Langseth de Lamont-Doherty au large de la Nouvelle-Zélande, où Shuck et ses compagnons de bord ont enduré des semaines de mauvais temps pour recueillir des images sismiques détaillées du fond marin.

À terre, Shuck a fait correspondre les images avec des échantillons de roche d'autres expéditions océaniques. Cela a fourni une chronologie géologique pour reconstruire une plaque de décompression. Selon sa reconstruction, une petite cassure est apparue dans la plaque australienne il y a environ 16 millions d'années, qui s'est lentement agrandie en entrant en collision avec d'autres plaques tectoniques. Lorsque la rupture s'est suffisamment ouverte, la partie la plus lourde de la plaque a traversé la coquille rocheuse de la Terre (connue sous le nom de lithosphère), la plaçant sur un convoyeur descendant qui s'est poursuivi au cours des 8 derniers millions d'années. Aujourd'hui, la nouvelle marge de subduction est d'environ 300 miles de long.

"C'est assez petit à l'échelle de la tectonique mondiale", a déclaré Shuck. "Mais il va continuer à croître jusqu'en Antarctique." il a prédit. "Une fois qu'il aura atteint cette taille, plus de 1 600 kilomètres de long, il pourrait modifier le mouvement des plaques tectoniques voisines."

Pour l'instant, le seul signe à la surface est une poignée de volcans près de l'île du Sud de la Nouvelle-Zélande. La plupart ont émergé au cours des cent mille dernières années. Ils sont susceptibles de se transformer en une chaîne volcanique plus longue à mesure que la scission se propage vers le sud à l'avenir, a déclaré Shuck.

L'étude de Shuck concilie deux idées opposées sur la façon dont la subduction commence :avec le va-et-vient progressif des plaques qui se cognent les unes contre les autres, ou par des plaques qui s'effondrent spontanément et rapidement sous leur propre poids. La nouvelle recherche suggère que parfois les deux idées peuvent toutes deux faire partie de l'équation.

"Les travaux montrent qu'il peut, à la place, y avoir plusieurs scénarios conduisant à l'initiation de la subduction", a déclaré Fabio Crameri, un géophysicien suisse qui a écrit un Nature Geoscience commentaire accompagnant l'étude. "Même si le même scénario n'est pas vrai pour chaque zone de subduction, leur modèle remet en question nos systèmes actuels de classification de l'initiation de la zone de subduction et met en évidence la nécessité d'une modélisation 4D."