dimanche 15 novembre 2015

Quelle est la tectonique des plaques de grâce à plumes?

"Sachant ce que un poulet ressemble et ce que tous les poulets avant qu'il ressemblait ne nous aide pas à comprendre l'œuf», dit Taras Gerya. Le professeur ETH de Géophysique utilise cette métaphore pour répondre à la tectonique des plaques et l'histoire des débuts de la Terre. La lithosphère de la Terre est divisée en plusieurs plaques qui sont constamment en mouvement, et les géologues d'aujourd'hui ont une bonne compréhension de ce qui motive ces mouvements des plaques: les plaques océaniques plus lourds sont submergées sous les plaques continentales plus légères le long de ce qu'on appelle les zones de subduction. Une fois que le mouvement a commencé, il se perpétue en raison du poids de la plaque de subduction dense.
Mais, tout comme dans le passé, les scientifiques de la terre ne comprennent toujours pas ce qui a déclenché la tectonique des plaques, en premier lieu, ni comment la première zone de subduction a été formé. Un point faible dans la lithosphère de la Terre était nécessaire pour les parties de la croûte de la Terre pour commencer leur descente dans le manteau de la Terre. Ce point faible a été causé par une météorite gigantesque qui a fracassé efficacement un trou dans la lithosphère de la Terre?Ou bien les forces de la convection du manteau brisent la lithosphère dans les pièces en mouvement?
Vénus comme un modèle
Gerya est pas satisfait à aucune de ces explications possibles."Il n’est pas trivial de tirer des conclusions sur ce qui a mis les mouvements tectoniques en mouvement,» dit-il. Le professeur ETH donc mis à la recherche d'une nouvelle explication plausible.
Entre autres choses, il a trouvé l'inspiration dans les études sur la surface de la planète Vénus, qui n'a jamais eu la tectonique des plaques. Gerya observé (et modélisé), d'énormes cercles en forme de cratères (Coronae) sur Vénus qui peuvent aussi avoir existé sur la surface de la Terre dans la première période (Précambrien) de l'histoire de la Terre avant que la tectonique des plaques ont même commencé. Ces structures pourraient indiquer que panaches mantelliques fois augmenté provenant du noyau de fer de Vénus à la couche externe, ainsi d'adoucir et d'affaiblir la surface de la planète. Plumes se forment dans l'intérieur profond de la planète. Ils se lèvent pour la lithosphère, apportant avec eux matériel mantellique partiellement fondu chaud qui provoque la lithosphère à affaiblir et à se déformer. Arrêté par la résistance de la lithosphère dur, le matériau commence à se répandre, en prenant une forme de champignon.
Ces panaches aussi probablement existé dans l'intérieur de la Terre et pourraient avoir créé les faiblesses dans la lithosphère de la Terre nécessaires au lancement de la tectonique des plaques sur Terre.
Panaches mantelliques créent faiblesses
Le géophysicien ETH a travaillé avec son équipe pour développer de nouveaux modèles informatiques qu'il a ensuite utilisé pour enquêter sur cette idée pour la première fois en haute définition et en 3D. La publication correspondante a été publiée récemment dans la revue Nature.
Les simulations montrent que panaches mantelliques et les faiblesses qu'ils créent auraient effectivement entamé les premières zones de subduction.
Dans les simulations, le panache affaiblit la lithosphère sus-jacente et forme une circulaire, l'amincissement point faible d'un diamètre de quelques dizaines à des centaines de kilomètres. Ceci est étiré au fil du temps par la fourniture de matériel chaud du manteau profond. "Afin de faire un anneau plus grand, que vous avez à casser», explique le chercheur. Cela vaut également pour la surface de la Terre: les faiblesses de forme annulaire peuvent (dans le modèle) ne seront agrandies et subduction si les marges sont déchirés.
Eau lubrifie la marge de la plaque
Les larmes répartis dans la lithosphère, de grandes dalles de la lithosphère plongeon lourd rigide dans le manteau doux, et les premières marges des plaques émergentes. La tension créée par les dalles plongeant définit finalement les plaques en mouvement. Ils plongent, bien lubrifié par l'eau de mer de l'océan enterré ci-dessus. Subduction a commencé - et avec elle, la tectonique des plaques. "L'eau agit comme un lubrifiant et est une nécessité absolue dans l'initiation d'une subduction autonome», dit Gerya.
Dans leurs simulations, les chercheurs comparent différentes conditions de température et les états lithosphère. Ils sont venus à la conclusion que la tectonique des plaques panache induite pourrait vraisemblablement se développer dans les conditions qui prévalaient dans le précambrien il y a environ trois milliards d'années. Retour ensuite la lithosphère de la Terre était déjà épaisse et fraîche, mais le manteau était encore très chaud, fournissant assez d'énergie pour affaiblir considérablement la lithosphère au-dessus des panaches.
Avait la lithosphère au lieu d'être mince et chaud, et donc doux, les simulations montrent que une structure appelée goutte à goutte descendant rapidement en forme d'anneau aurait simplement formé autour de la tête du panache. Alors que cela aurait progressivement sombré dans le manteau, il n’aurait pas causé la lithosphère doux au sous-conduit et à la déchirure et donc aurait pas produit marges des plaques. De même, les simulations informatiques ont montré que dans les conditions actuelles, où il ya moins de différence de température entre la lithosphère et du matériel de panache, subduction induite panache est difficile d'engager parce que la lithosphère est déjà trop rigide et les plumes sont à peine capable d'affaiblir suffisamment.
Mécanisme dominant
"Nos nouveaux modèles expliquent comment la tectonique des plaques est arrivé», dit le géophysicien. Plume activité était suffisant pour donner lieu à la plaque de mosaïque d'aujourd'hui. Il appelle le pouvoir des plumes sur la gâchette dominant pour la tectonique globale de la plaque.
Les simulations peuvent également expliquer comment dites jonctions triples, à savoir les zones dans lesquelles trois plaques se rencontrent, sont nucléées par le multi-directionnelle étirement de la lithosphère induite par les panaches. Un exemple d'un triple jonction peut être trouvée dans la Corne de l'Afrique où l'Ethiopie, l'Erythrée et Djibouti se rencontrent.
Une zone possible du panache affaibli analogue à un point de départ pour la tectonique globale de la plaque existe probablement dans le monde moderne: les chercheurs voient une telle zone dans la plaque Caraïbes. Sa forme, l'emplacement et la propagation correspondent largement aux nouvelles simulations de modèle.
En effet, il est sans doute impossible de prouver comment mondiale tectonique des plaques a commencé sur Terre basée uniquement sur des observations: il n'y a pas géophysique et seule une petite quantité de données géologiques de premières années de la Terre, et des expériences de laboratoire ne sont pas possibles pour très grande échelle et très processus tectoniques à long terme, explique le chercheur ETH. "Les modèles informatiques sont donc la seule façon dont nous pouvons reproduire et comprendre les événements de la première histoire de la Terre."