• Géophysique: des mesures expérimentales indiquent que la fusion partielle dans le manteau supérieur de la Terre est compatible avec les anomalies sismiques observées!____¤201606

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Experimental evidence supports mantle partial melting in the asthenosphere» ont été publiés dans la revue Science Advances, a permis de montrer, à partir de mesures expérimentales de la vitesse de propagation des ultrasons dans des échantillons de hautes pressions et températures, que la fusion partielle dans le manteau supérieur de la Terre est compatible avec les anomalies sismiques observées dans le manteau entre ~80 et 350 km de profondeur (asthénosphère).

     

    Rappelons tout d'abord que les caractéristiques des fortes anomalies sismiques «observées pour des profondeurs supérieures à ~80 km dans le manteau terrestre» sont «une nette diminution des vitesses sismiques avec la profondeur (un comportement inhabituel pour les silicates), une réduction significative du facteur de qualité, ainsi qu’un maximum d’anisotropie». De plus, «une forte augmentation de la conductivité électrique est également connue dans ces mêmes régions du manteau».

     

    Pour désigner la cause de ces anomalies, deux hypothèses, qui «ont des implications géologiques fondamentalement différentes», ont été avancées: d'une part, «une évolution rapide des constantes élastiques lorsque la température approche le point de fusion de la péridotite (roche principale manteau)» pourrait aboutir à ces faibles vitesses sismiques et, d'autre part, la fusion partielle du manteau pourrait conduire à l’anomalie de vitesse observée.

    Pour en savoir plus, l'étude ici présentée a observé de façon systématique «la vitesse de propagation des ultrasons dans des échantillons composés d’un mélange d'olivine et d'une fraction variable de basalte», compte tenu du fait que «la fusion du basalte à haute température produit des matériaux bi-phasiques avec une fraction contrôlée de solide et liquide».

     

    Les mesures expérimentales des vitesses sismiques (Vp et Vs) et d'atténuation effectuées suggèrent, «après comparaison avec les observations sismologiques», un taux de fusion «entre 0.1 à 0.3% dans le manteau». Bien que «les études antérieures ne permettaient pas de penser qu'un si faible taux de fusion pouvait affecter les vitesses sismiques de façon aussi significative», les valeurs obtenues dans cette étude «sont compatibles avec des observations pétrographiques et des modèles de conductivité électrique».

     

    Notons que «la fusion partielle ne permet pas d’expliquer les très forts rapports de vitesses Vp/Vs observés ponctuellement dans le manteau, impliquant alors la présence de fluides riches en éléments volatils». Soulignons que «la présence de liquide entre 80 et 350 km de profondeur pourrait faciliter la déformation par cisaillement qui est requise pour un mouvement relatif des plaques tectoniques rigides reposant sur le manteau». Ce cisaillement «favorisant la formation de roches stratifiées avec accumulations potentielles des liquides dans des zones alignés», renforcerait «encore la dissociation mécanique entre la lithosphère et le manteau».

     

    Comme «selon les contextes géologiques, les liquides pourraient rester piégés dans le manteau ou migrer jusqu'à la surface en provoquant du volcanisme intraplaque», il pourrait en découler «des variations régionales et temporelles des mouvements de plaques, depuis l'ouverture des dorsales médio-océaniques jusqu’à la contraction au niveau des zones de subduction».

     

     


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