image: Images of the numerical solution at the moment when a supercontinent (left, in purplish grey) begins to break up.
In the image on the left, the modelled fictional planet looks much like the Earth: its surface and mantle move spontaneously, at speeds close to those observed on Earth. The distribution of the plates (some of which are large, while many are small) is also similar, as is the topography: red hues represent shallow regions of the ocean (ridges), while blue indicates the deep seafloor. The deepest blue areas correspond to subduction trenches (where a plate is sinking into the mantle). The continents are shown in translucent white (and therefore appear purplish grey).
The image on the right shows warm currents (plumes) rising from the bottom of the mantle.
Credit: Nicolas Coltice
Les plaques tectoniques bougent-elles à cause des mouvements dans le manteau terrestre ou le manteau est-il entraîné par le déplacement des plaques ? Et si la question était mal posée ? Cest le point de vue quont adopté des scientifiques de lÉcole normale supérieure - PSL, du CNRS et de lUniversité de Rome 3 en considérant les plaques et le manteau comme un même système. Daprès leurs simulations, publiées dans Science Advances le 30 octobre 2019, cest majoritairement la surface qui impose son style au manteau, même si le rapport de force évolue au rythme des supercontinents.
Quelles forces font bouger les plaques tectoniques ? Cette question reste ouverte depuis lavènement de la théorie de la tectonique des plaques, il y a 50 ans. Les extrémités froides des plaques qui coulent lentement dans le manteau terrestre au niveau des zones de subduction sont-elles à lorigine des mouvements observés à la surface de la Terre ? Ou bien le manteau agité de courants de convection entraîne-t-il les plaques ? Ce problème est devenu pour les géologues léquivalent de lhistoire de la poule et de luf : le manteau ferait bouger les plaques qui elles-mêmes entraîneraient le manteau
Pour révéler les forces à luvre, des scientifiques du Laboratoire de géologie de lÉcole normale supérieure (CNRS/ENS - PSL), de lInstitut des sciences de la Terre (CNRS/universités Grenoble Alpes et Savoie Mont Blanc/IRD/Ifsttar) et de lUniversité de Rome 3 ont traité la Terre solide comme un seul et unique système indivisible et réalisé la modélisation la plus complète à ce jour de lévolution dune planète fictive très semblable à la Terre. Il leur a fallu sarmer de patience pour trouver les paramètres adaptés puis résoudre un système déquations pendant 9 mois sur un supercalculateur, reproduisant 1,5 milliard dannées dévolution de la planète.
Grâce à ce modèle, léquipe a montré que les deux tiers de la surface de la Terre se déplacent plus vite que le manteau sous-jacent, autrement dit que la surface tire lintérieur, et que les rôles sont inversés sur le tiers restant. Ce rapport de force évolue au cours de lhistoire géologique, en particulier pour les continents. Ceux-ci sont principalement poussés par les mouvements profonds du manteau lors des phases de construction dun supercontinent, à limage de la collision actuelle entre lInde et lAsie : dans ces cas-là, les mouvements observés en surface peuvent donc nous renseigner sur la dynamique du manteau profond. Au contraire, lorsquun supercontinent se disloque, le mouvement est plutôt dicté par celui des plaques qui plongent dans le manteau.
Ce calcul représente une mine dinformations encore largement inexploitée. Les données obtenues pourraient aider à comprendre comment les dorsales naissent et disparaissent, comment sinitie une subduction, ou encore ce qui détermine la localisation des panaches à lorigine des grands épanchements volcaniques.
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Journal
Science Advances