• Géophysique: la courbe de fusion du manteau jusqu’à 700 km de profondeur suggère qu'une grande partie du manteau supérieur était partiellement fondue au cours de l’Archéen!____¤201801

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Deep and persistent melt layer in the Archaean mantle» sont publiés dans la revue Nature Geoscience, a permis de mesurer la courbe de fusion du manteau jusqu’à environ 700 km de profondeur en utilisant la conductivité électrique et la diffraction des rayons X. Elle en conclue qu’une grande partie du manteau supérieur était partiellement fondue au cours de l’Archéen, lorsque le manteau était significativement plus chaud qu’aujourd’hui.

     

    Rappelons tout d'abord que «dans les premiers stades de la formation de la Terre, le manteau a fondu presque intégralement jusqu’à de grandes profondeurs», l'énergie nécessaire provenant d’une combinaison de grands impacts météoritiques, de la désintégration radioactive et de l’énergie gravitationnelle relâchée lors de la ségrégation du noyau». Par la suite, «l’océan magmatique a rapidement cristallisé, selon des mécanismes physico-chimiques qui restent encore très débattus». Cependant, «l’intérieur de la Terre reste encore très chaud aujourd’hui, avec des régions du manteau partiellement fondues».

     

    D'autre part, «les études des terrains les plus anciens ont permis d’établir une série de changements majeurs représentée par l’échelle des temps géologiques». L'un de ceux-ci «correspond à la transition entre l’archéen et le protérozoïque il y a 2.5 milliards d’années». Plus précisément, «à cette époque, la dynamique de la lithosphère dominée par le jeu de petites plaques instables est progressivement remplacée par la tectonique des plaques telle que nous la connaissons aujourd’hui».

     

    Dans ce contexte, l'étude ici présentée a eu pour objectif de comprendre «les causes profondes» de cette transition en mettant en relation «les hautes températures régnant dans le manteau primitif et la dynamique de la lithosphère». Pour cela, «les propriétés de fusion du manteau supérieur, situé entre 100 km et 670 km de profondeur et correspondant à des pressions entre 5 et 25 GPa» ont été affinées.

     

    L'utilisation «de méthodes de détection in situ de la fusion (la diffraction des rayons X et la conductivité électrique)» a permis de détecter «une fusion très progressive entre le solidus (apparition de la première fraction de liquide) et le liquidus (disparition des derniers cristaux)». Ces résultats plaident en faveur d'une «fusion du manteau de 200-250 K en dessous des températures précédemment reportées».

     

    De cela, il résulte que le manteau supérieur devait «être partiellement fondu pour les hautes températures régnant dans le manteau archéen, et à fortiori au cours de l’Hadéen». Comme le degré de fusion du manteau «dépend de nombreux paramètres», il reste difficile à estimer précisément: néanmoins, il semble que «la fusion partielle du manteau pourrait avoir couvert une large fraction du manteau supérieur, en particulier entre 100 et 400 km de profondeur».

     

    Au bout du compte, «pendant l’Archéen, la fusion a pu favoriser un découplage mécanique entre la lithosphère et le manteau sur lequel elle repose, avant que plus tard, avec le refroidissement séculaire, la solidification finale du manteau induise un changement de dynamique globale, avec l’établissement de la tectonique des plaques et la subduction de la croute océanique».

     

     


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