Sev Kender à son microscope
L’une des plus grandes questions restant à résoudre en matière de tectonique des plaques est de savoir comment les zones de subduction commencent, ou » s’initient « . La tectonique des plaques et l’étalement des fonds marins ont été une théorie révolutionnaire découverte au milieu du 20e siècle qui a expliqué une grande partie de la géologie, et a lancé notre discipline moderne. Avant cela, il n’existait pas de théorie unique acceptée pour expliquer la formation des océans et des montagnes, l’apparence des continents qui étaient autrefois reliés entre eux et la raison pour laquelle les animaux de différents continents semblaient avoir des ancêtres communs disparus depuis longtemps. Ici, Sev Kender nous parle de certaines avancées récentes de la science…
Les zones de subduction, comme la profonde fosse des Mariannes au large de la côte sud du Japon, sont les endroits où une plaque est poussée sous une autre lorsqu’elles se rapprochent l’une de l’autre. La plaque sous-jacente est consommée dans le manteau terrestre, et crée du magma chaud qui fait éruption dans des volcans à la surface de la plaque sus-jacente (par exemple les îles Mariannes du Nord). Il est assez difficile d’expliquer comment un morceau de croûte océanique passive peut soudainement se briser et commencer à former une tranchée. Il existe deux modèles principaux pour expliquer le démarrage d’une zone de subduction : Il existe deux modèles principaux pour expliquer le démarrage d’une zone de subduction : « spontané » (un côté s’enfonce parce qu’il est plus dense) ou « induit » (forcé par la pression d’une autre source, éloignée). Mais il est difficile de tester ces idées, car on ne peut pas observer le processus se produire aujourd’hui. Les zones de subduction persistent pendant plusieurs millions d’années, et la période d’initiation s’est produite il y a des millions d’années dans la plupart des cas.
L’emplacement des recherches dans la croûte
de l’arc Izu-Bonin-Mariana
Une façon de comprendre l’initiation des zones de subduction est de forer un long trou dans la croûte océanique sur la plaque sus-jacente, pour tester la composition et l’âge de la croûte, et voir comment elle se comportait (en termes de changements du niveau de la mer), avant que la subduction ne commence. Le problème est que les millions d’années écoulées depuis le début de la subduction ont permis à des kilomètres de sédiments de s’empiler sur le dessus et d’obscurcir la croûte.
Moi-même et 30 autres scientifiques se sont rendus en mer des Philippines à l’été 2014 sur le navire de forage JOIDES Resolution, exploité par le Programme international de découverte des océans, pour forer dans la croûte de l’arc Izu-Bonin-Mariana. Il s’agit d’une zone de fosse océanique éteinte au sud du Japon, où la fosse des Mariannes actuelle a pris naissance. Dans notre article paru dans Nature Geoscience, nous rapportons comment nous avons réussi à collecter 1,5 km de forage à travers les sédiments sus-jacents et dans la croûte elle-même, en datant les roches avec des microfossiles et des » magnétochrons » d’inversion de champ magnétique (inversions passées connues qui ont été datées par d’autres techniques dans d’autres enregistrements).
Nous avons découvert que la croûte était beaucoup plus jeune que prévu (Eocène, environ 50 millions d’années), une découverte étonnante indiquant que nous devions réajuster nos idées sur la façon dont la zone de subduction s’est formée. Les caractéristiques chimiques de la croûte indiquent qu’elle s’est formée au moment où la zone de subduction a commencé, et non beaucoup plus tôt. La croûte peut s’être formée dans un cadre d’extension par l’étalement du plancher océanique, d’une certaine manière similaire à ce qui se forme aujourd’hui au niveau des dorsales médio-océaniques, bien que dans ce cas près de la zone de subduction nouvellement formée.
Les dorsales médio-océaniques sont l’endroit où se forme la nouvelle croûte océanique fraîche et sont à l’opposé des zones de subduction. Il existe aujourd’hui de nombreuses « failles transformantes » près des dorsales, d’énormes fractures à travers la croûte qui se forment en raison de l’interaction des plaques d’écartement avec la courbure de la terre.
Une fine section à travers la jeune croûte
Une idée est que la zone de subduction s’est formée le long d’une ligne de faiblesse antérieure dans l’une de ces zones de fracture, mais nos archives ne le prouvent pas. Ils montrent cependant que l’initiation était probablement « spontanée » plutôt que « induite », car la croûte s’est formée dans un cadre d’extension et n’a pas été soulevée avant sa formation. Cela nous a permis de commencer à comprendre le processus d’initiation de la subduction, et d’autres analyses au cours des prochaines années des roches collectées nous aideront à affiner ce nouveau modèle, et à comprendre l’évolution de l’arc Izu-Bonin-Mariana depuis sa création.
Par Sev Kender (chargé de recherche au sein du Centre de géochimie environnementale, BGS-Université de Nottingham).
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Sev Kender à son microscope
Le lieu de la recherche dans la croûte de l’arc Izu-Bonin-Mariana
Une fine section à travers la jeune croûte
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