De mystérieuses structures géantes dans le manteau terrestre déconcertent les scientifiques

Elles pourraient potentiellement expliquer la géologie étrange de l’Afrique.

Les entrailles de notre planète ne sont pas constituées de couches uniformes superposées. Au cœur de son épaisse strate médiane se trouvent deux mystérieuses masses colossales de matière thermochimique présentant une différence de hauteur significative, que de nouveaux modèles géodynamiques pourraient potentiellement expliquer.

UNE DIFFÉRENCE DE HAUTEUR D’ENVIRON 1 000 KILOMÈTRES

Connus sous le nom de « superpanaches » ou « grandes provinces à faible vitesse de cisaillement » (LLSVP), ces réservoirs situés de part et d’autre du globe ont été découverts dans les années 1980. À en juger par la profondeur de propagation des ondes sismiques, celui se trouvant sous le continent africain a une hauteur supérieure d’environ 1 000 km à son homologue du Pacifique. Selon de nouveaux travaux basés sur des centaines de simulations, cela s’expliquerait par le fait que le premier soit nettement moins dense et stable.

« Nos calculs ont révélé que le volume initial des superpanaches n’affecte pas leur hauteur », détaille Qian Yan, géologue à l’université d’État de l’Arizona et auteur principal de l’étude, parue dans la revue Nature Geoscience. « Elle est principalement conditionnée par leur densité et la viscosité du manteau environnant. » 

Constitué de roche silicatée, le manteau représente l’une des principales couches de notre planète et sépare la croûte du noyau terrestre. Bien qu’il soit essentiellement solide, il se comporte un peu comme du goudron chaud sur des échelles de temps plus longues, avec des colonnes de roche magmatique s’élevant progressivement et le traversant. Ces dernières étant suspectées de contribuer à l’activité volcanique à la surface de la planète, les géologues cherchent à mieux cerner les processus impliqués.

Animation montrant les superpanaches détectés par tomographie sismique — © Sanne.cottaar / Wikimedia Creative Commons

Si la différence de hauteur significative suggère que les deux superpanaches ont des compositions différentes, leur impact sur le manteau demeure à l’heure actuelle assez obscur. D’après les auteurs de l’étude, la nature moins stable de la LLSVP africaine pourrait potentiellement expliquer le volcanisme intense dans certaines régions du continent, et également avoir une influence sur le mouvement des plaques tectoniques, « flottant » sur le manteau.

DES SUPERPANACHES SEMBLANT OSCILLER DE HAUT EN BAS

D’autres modèles sismiques ont révélé que la LLSVP africaine s’étendait jusqu’à 1 500 kilomètres au-dessus du noyau externe, contre 800 kilomètres au maximum pour la LLSVP du Pacifique, tandis que des expériences de laboratoire visant à reproduire les entrailles de notre planète ont suggéré que les deux superpanaches semblaient osciller de haut en bas dans le manteau.

Les compositions différentes des LLSVP du Pacifique et de l’Afrique pourraient également s’expliquer par leurs origines. Une première théorie suggère que ces amas sont constitués de plaques tectoniques subduites surchauffées, « tombant » progressivement dans le manteau, tandis que la seconde prévoit qu’il s’agisse de vestiges de la collision entre la Terre et la protoplanète Théia, ayant conduit à la formation de la Lune.

Selon les auteurs de l’étude, ces théories ne sont pas incompatibles. Il se peut que Théia ait davantage contribué à la formation de l’un des deux superpanaches, ce qui expliquerait en partie pourquoi ils ont l’air si différents aujourd’hui.