Le continent nord-américain « dégouline » dans le manteau terrestre

Grâce à la cartographie sismique de l’Amérique du Nord, des scientifiques ont découvert qu’une ancienne plaque de croûte terrestre enfouie sous le Midwest, une région des États-Unis, provoque l’égouttement de la croûte terrestre au-dessus d’elle et l’aspiration de roches provenant de tout le continent. Explications.

Un important amincissement

Selon une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience, l’attraction exercée par la plaque a créé des espèces de gouttes géantes qui pendent de la face inférieure du continent jusqu’à environ 640 kilomètres de profondeur dans le manteau. Ces gouttes sont situées sous une zone s’étendant du Michigan au Nebraska et à l’Alabama, mais leur présence semble avoir un impact sur l’ensemble du continent. La zone d’égouttement ressemble à un grand entonnoir, où des roches de toute l’Amérique du Nord sont attirées horizontalement avant d’être aspirées. Par conséquence, de vastes régions d’Amérique du Nord perdent de la matière sous leur croûte.

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« Une très large zone connaît un amincissement », a déclaré dans un communiqué Junlin Hua, auteur principal de l’étude et géoscientifique ayant mené la recherche lors d’un stage postdoctoral à l’université du Texas (UT) à Austin. « Heureusement, nous avons également acquis une nouvelle idée des causes de cet amincissement. »

L’amincissement cratonique

Les chercheurs ont découvert que les gouttes résultent de la force de traction vers le bas d’un morceau de croûte océanique qui s’est détaché d’une ancienne plaque tectonique appelée plaque Farallon. La plaque Farallon et la plaque nord-américaine formaient autrefois une zone de subduction le long de la côte ouest du continent, la première glissant sous la seconde et recyclant ses matériaux dans le manteau. La plaque s’est fragmentée sous l’avancée de la plaque pacifique il y a environ 20 millions d’années. Et les plaques subductées sous la plaque nord-américaine se sont éloignées lentement.

L’une de ces plaques chevauche aujourd’hui la limite entre la zone de transition du manteau et le manteau inférieur, à environ 660 kilomètres sous le Midwest. Cette portion de croûte océanique est responsable d’un processus appelé « amincissement cratonique », selon la nouvelle étude. L’amincissement cratonique est le résultat de l’érosion des régions de la croûte continentale et du manteau supérieur de la Terre restées en grande partie intactes durant des milliards d’années.

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La cartographie du sous-sol nord-américain

Ces constats ont été rendus possibles grâce à la cartographie du sous-sol nord-américain à l’aide d’une technique d’imagerie sismique haute résolution appelée inversion de forme d’onde complète. Cette technique utilise différents types d’ondes sismiques pour extraire toutes les informations disponibles sur les paramètres physiques du sous-sol.

« Ce type d’étude est important si nous voulons comprendre l’évolution d’une planète sur une longue période », a déclaré Thorsten Becker, co-auteur de l’étude et titulaire d’une chaire de géophysique à l’université du Texas à Austin. « Grâce à cette méthode de forme d’onde complète, nous disposons d’une meilleure représentation de cette zone importante située entre le manteau profond et la lithosphère plus superficielle (croûte et manteau supérieur). »

Pour tester leurs résultats, les chercheurs ont simulé l’impact de la plaque Farallon sur le craton situé au-dessus à l’aide d’un modèle informatique. Une zone d’égouttement s’est formée en présence de la plaque, mais a disparu en son absence. « Cela a confirmé qu’une plaque affaissée peut entraîner des roches sur une vaste zone jusqu’à l’intérieur de la Terre. Cela peut nous aider à reconstituer l’immense puzzle qui explique l’évolution de la Terre vers son aspect actuel. Cela nous aide à comprendre comment se forment les continents », a conclu Thorsten Becker.

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Par ailleurs, de mystérieuses structures géantes dans le manteau terrestre déconcertent les scientifiques.