Cameron Merritt
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Le manteau terrestre agit comme une baratte géante, faisant circuler la croûte océanique fraîche vers le bas vers le noyau, où il se réchauffe en un solide gluant puis remonte - un processus qui alimente tout, de la tectonique des plaques au volcanisme..
Mais il y a quelques problèmes dans ce système, et de nouvelles recherches révèlent pourquoi: une couche glissante d'environ 670 kilomètres de profondeur arrête des morceaux de croûte dans leurs traces, créant des «dalles stagnantes» au milieu du manteau, la couche entre le La croûte terrestre et son noyau. [En photos: l'océan caché sous la surface de la Terre]
"Cette déviation des dalles a toujours été déroutante pour notre compréhension [du manteau]", a déclaré Shijie Zhong, physicienne à l'Université du Colorado à Boulder et co-auteur de la nouvelle étude publiée le 1er octobre dans la revue Nature Geoscience..
Décalé
Il n'y a aucun moyen de regarder directement le manteau, mais les scientifiques étudient sa dynamique en utilisant les ondes sismiques des tremblements de terre. En détectant les ondes lorsqu'elles se propagent à travers le globe, les chercheurs peuvent construire une image du manteau, un peu comme le radar peut imager des objets à l'aide d'ondes radio..
Ce qui se passe dans le manteau est lié à ce qui se passe dans la croûte. La croûte est constituée de plaques tectoniques qui traversent le manteau comme des radeaux sur une mer très, très épaisse (la consistance de la croûte est similaire à celle de l'asphalte chaud). Dans certaines zones, appelées zones de subduction, une plaque tectonique plonge sous une autre, broyant des morceaux de croûte océanique dans le manteau. D'après Zhong, d'après la sismologie, les chercheurs savaient que certaines de ces plaques de croûte ne parcourent pas toujours les 3 000 km jusqu'à la limite noyau-manteau. Essentiellement, ils restent coincés à mi-chemin.
En particulier dans l'océan Pacifique occidental, près du Japon et dans la fosse des Mariannes, par exemple, les plaques de croûte semblent caler à environ 670 km de profondeur. Dans ces zones, ils semblent dévier et se déplacer horizontalement jusqu'à 1243 miles (2000 km).
La couche de manteau à cette profondeur particulière est inhabituelle, a déclaré Zhong, car la roche subit une augmentation soudaine de la densité, qui est le résultat de la pression de toute la roche qui pousse dessus. Dans la nouvelle étude, Zhong et Wei Mao, étudiant diplômé de l'Université du Colorado, ont construit un modèle informatique de la dynamique du manteau, comprenant à la fois cette augmentation de densité et les 130 millions d'années de mouvements des plaques continentales..
Manteau modèle
Ce modèle plus complet du manteau a naturellement produit le même type de dalles stagnantes vues dans le manteau réel, ont découvert les chercheurs. Ce qui semble se passer, a déclaré Zhong, c'est que la pression accumulée de la roche sus-jacente à 670 km crée une zone de viscosité réduite - en substance, le manteau est plus glissant et moins gluant..
"Cette viscosité réduite fournit essentiellement ce que nous appelons la lubrification des dalles", a déclaré Zhong. Les morceaux de croûte peuvent glisser et glisser latéralement au lieu de continuer leur plongée vers le bas.
Cet accroc dans la machine n'est que temporaire. Les dalles ne sont probablement piégées que pendant environ 20 millions d'années, a déclaré Zhong - un clin d'œil en termes d'histoire de la Terre. Mais leur dynamique pourrait être importante pour certains des phénomènes géologiques observés en surface. Par exemple, l'activité volcanique dans le nord-est de la Chine, loin de l'arc volcanique du Japon, pourrait être due, en partie, à certaines de ces dynamiques de dalles, a déclaré Zhong..
Le modèle ne répond pas à toutes les questions sur les dalles stagnantes. On ne sait pas, a déclaré Zhong, pourquoi le Pacifique occidental semble donner naissance à tant de ces dalles stagnantes, alors que les zones de subduction proches de l'Amérique du Nord et du Sud ne le font pas actuellement. Il existe également d'autres lieux mystérieux dans le monde, a-t-il déclaré.
«Dans des endroits comme la Nouvelle-Zélande, il y a encore un certain désaccord entre notre modèle de convection et les observations», a-t-il dit, «nous devons donc réconcilier ces endroits».
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