Recyclage des fonds océaniques

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Laboratoire Magmas et Volcans – 5 rue Kessler – 63000 Clermont-Ferrand - Tél : [phone]
Clermont-Ferrand, le 27 MAI 2014
LE RECYCLAGE DES FONDS OCEANIQUES DANS
LES PROFONDEURS DE LA TERRE REPRODUIT
EN LABORATOIRE
Des scientifiques du Laboratoire Magmas et Volcans (Université Blaise
Pascal /CNRS/IRD) et de l’ESRF1 ont recréé les conditions extrêmes qui
existent dans la Terre profonde afin d’étudier la fusion des basaltes
océaniques. Ils ont soumis quelques échantillons microscopiques de
roches à des pressions et températures extrêmes et ont observé leurs
structures à l’aide du faisceau de rayons X extrêmement brillant de
l’ESRF. Les résultats montrent que les basaltes ont une température de
fusion plus faible que le manteau terrestre formé de péridotite. Lorsque
ces basaltes entrent en fusion à proximité de la frontière noyau-manteau
des liquides très riches en silice sont émis. De ce fait, les basaltes
réagissent rapidement avec le manteau et se dissolvent dans les
profondeurs de la Terre. Ces expériences apportent une explication
nouvelle aux anomalies sismologiques observées à la base du manteau
et permettent d’estimer sa température à environ 4000 Kelvins.
Ces résultats sont publiés le 23 mai 2014 dans Science.

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Laboratoire Magmas et Volcans – 5 rue Kessler – 63000 Clermont-Ferrand - Tél : [phone]
La Terre est une planète active. La chaleur qu’elle renferme encore en son sein
provoque des mouvements de convection responsables de la tectonique des plaques.
Cette énergie provient de la chaleur accumulée pendant l’accrétion planétaire, mais
aussi de la chaleur latente de cristallisation de la graine, au centre de la Terre, ainsi
que de la désintégration radioactive. Pourtant, les températures à l’intérieur de la Terre
sont mal connues.
Grâce aux mouvements de convection, du matériel chaud remonte vers la croute et du
matériel froid plonge vers les profondeurs de la Terre. Ainsi lorsque le manteau
ascendant s'approche de la surface, il commence à fondre à l’aplomb des dorsales
océaniques. Du basalte s’épanche alors et forme le fond des océans, ce qu’on appelle
la croûte océanique. Le devenir de cette croûte et de la lithosphère océanique qui la
supporte est de retourner dans le manteau à la faveur de la subduction. C’est pour cela
que l’on trouve à la surface de la Terre des continents vieux de plusieurs milliards
d’années alors que la croûte océanique la plus ancienne n’a que 165 millions
d’années.
La température à proximité de la frontière noyau-manteau, dans une région nommée
D” et située de 2600 à 2900 km de profondeur, s'élève très rapidement. Probablement
de 1000 degrés sur quelques centaines de kilomètres, ce qui est considérable par
rapport au gradient de température observé dans le reste du manteau. Des auteurs ont
suggéré que cette élévation de température pouvait provoquer la fusion partielle du
manteau terrestre. Mais cela explique mal certaines observations géophysiques. En
particulier, le fait que les anomalies de vitesses de propagation des ondes sismiques
soient très localisées géographiquement et que leur amplitude corresponde mal au
manteau partiellement fondu. D'autre part, les observations montrent clairement
l'absence de poche de liquide dans cette région. Or si le manteau entre en fusion, des
veines de liquide devraient se former et se réunir pour créer des poches.

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Laboratoire Magmas et Volcans – 5 rue Kessler – 63000 Clermont-Ferrand - Tél : [phone]
Les mesure faites par le Professeur Denis Andrault du laboratoire Magmas et Volcans
et son équipe, dans des conditions simulant la profondeur de la limite manteau-noyau,
indiquent une température de fusion du basalte plus faible que celle du manteau
terrestre. Les anomalies sismiques pourraient donc provenir de la fusion de morceaux
de plaques océaniques basaltiques subduites jusqu'à ces profondeurs, au hasard des
mouvements de convection dans le manteau profond. Cela confirmerait des
hypothèses sur le devenir de certaines plaques qui atteignent les plus grandes
profondeurs et la fusion des basaltes expliquerait bien le caractère irrégulier dans la
localisation des anomalies sismiques. La descente des plaques jusqu'à proximité de la
frontière noyau-manteau est également bien compatible avec les données
préexistantes. Les auteurs ont aussi montré que la fusion des basaltes génère des
liquides très riches en silice (SiO2). Le manteau étant lui-même saturé en oxyde de
magnésium (MgO), la rencontre de ces liquides avec le manteau produirait une
réaction rapide entrainant la formation d’une phase solide appelée pérovskite
(MgSiO3). Ce minéral est un composant majeur du manteau. Ceci expliquerait
pourquoi aucune poche de liquide n'est détectée par la sismologie dans le manteau
très profond : la formation de veines de liquide serait rapidement suivie par leur
solidification.
Contact Chercheur :
Denis Andrault –Enseignant-Chercheur – Laboratoire Magmas et Volcans – Université Blaise Pascal