Panaches mantelliques et points chauds // Mantle plumes and hotspots

drapeau-francaisLes sismologues de l’Université de Californie à Berkeley ont réalisé pour la première fois un scan en trois dimensions de l’intérieur de la Terre qui montre comment les panaches de roche à très haute température en provenance du manteau terrestre sont reliés à des points chauds qui génèrent des chaînes d’îles volcaniques à la surface de la Terre, omme Hawaï, les Samoa et l’Islande. Exemple de tomodensitométrie de l’intérieur de la Terre, l’image a été générée par une simulation informatique à l’aide de superordinateurs au Lawrence Berkeley National Laboratory.
Contrairement à la tomographie médicale qui utilise des rayons X pour examiner le corps humain, les chercheurs ont produit une image des panaches mantelliques en analysant le déplacement des ondes sismiques à l’intérieur de la Terre lors de puissants séismes qui ont secoué la planète au cours des 20 dernières années.
Des tentatives précédentes pour fournir une image des panaches mantelliques avaient montré des poches de roche à haute température qui s’élevaient dans les zones où les panaches avaient été proposés, mais il était difficile de savoir si ces poches étaient connectées aux points chauds volcaniques à la surface ou aux racines des panaches à la frontière entre le noyau et le manteau, à 2900 kilomètres sous la surface de la Terre.
La nouvelle carte haute résolution du manteau ne montre pas seulement ces connexions pour de nombreux points chauds de la planète, mais elle révèle aussi qu’en dessous d’environ 1000 km, les panaches présentent une largeur comprise entre 600 et 1000 kilomètres, ce qui est jusqu’à cinq fois plus que celle estimée jusqu’à maintenant par les géophysiciens. Les panaches ont probablement une température d’au moins 400 ° C supérieure à celle de la roche environnante.
Les connexions entre les panaches provenant de la partie inférieure du manteau et les points chauds volcaniques ne sont pas directes. En effet, les sommets des panaches s’étalent comme le delta d’un fleuve lorsqu’ils rencontrent la roche moins visqueuse du manteau supérieur.
Les nouvelles images montrent également que les bases de ces panaches sont ancrées à la frontière entre le noyau et le manteau où elle forment deux énormes masses de roche à très haute température, avec chacune un diamètre d’environ 5.000 kilomètres, probablement plus denses que les roches environnantes. On estime que ces deux points d’ancrage – l’un sous l’Afrique, l’autre sous l’Océan Pacifique – sont dans ces zones qui existent depuis 250 millions d’années.
L’analyse effectuée par les superordinateurs n’a pas détecté de panaches sous tous les volcans de points chauds, comme le Parc de Yellowstone. Les panaches qui les alimentent sont peut-être trop minces pour être détectés et la technique de modélisation informatique présente encore des limites.

Cette étude a été soutenue par la National Science Foundation et le Conseil Européen de la Recherche.
En cliquant sur ce lien, vous pourrez voir une vidéo montrant la simulation par superordinateur des panaches de roche à haute température pendant leur ascension à travers le manteau, avant de former des chaînes d’îles volcaniques.
https://www.youtube.com/watch?v=tCphzt8iaWc&feature=youtu.be

Source: Université de Californie à Berkeley.

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drapeau-anglaisSeismologists of the University of California at Berkeley have produced for the first time a three-dimensional scan of the Earth’s interior that shows how plumes of hot rock rising through the mantle are connected with surface hotspots that generate volcanic island chains like Hawaii, Samoa and Iceland. A computed tomography (or CT scan) of the Earth’s interior, the picture emerged from a supercomputer simulation at the Lawrence Berkeley National Laboratory.

While medical CTs employ X-rays to probe the body, the scientists mapped mantle plumes by analyzing the paths of seismic waves bouncing around Earth’s interior after 273 strong earthquakes that shook the globe over the past 20 years.

Previous attempts to image mantle plumes had detected pockets of hot rock rising in areas where plumes had been proposed, but it was unclear whether they were connected to volcanic hotspots at the surface or to the roots of the plumes at the core/mantle boundary 2,900 kilometres below the surface.

The new, high-resolution map of the mantle not only shows these connections for many hotspots on the planet, but reveals that below about 1,000 kilometres the plumes are between 600 and 1,000 kilometres across, up to five times wider than geophysicists thought. The plumes are likely at least 400°C hotter than surrounding rock.

The connections between the lower-mantle plumes and the volcanic hotspots are not direct because the tops of the plumes spread out like the delta of a river as they merge with the less viscous upper mantle rock.

The new picture also shows that the bases of these plumes are anchored at the core/mantle boundary in two huge blobs of hot rock, each about 5,000 kilometres in diameter, that are likely denser than surrounding rock. It is estimated that those two anchors – directly opposite one another under Africa and the Pacific Ocean – have been in the same spots for 250 million years.

The supercomputer analysis did not detect plumes under all hotspot volcanoes, such as those in Yellowstone National Park. The plumes that feed them may be too thin to be detected given the computational limits of the global modeling technique.

This study was supported by the National Science Foundation and the European Research Council.

By clicking on this link, you will see  a video showing the supercomputer simulation of plumes of hot rock rising through the mantle to form volcanic island chains.

https://www.youtube.com/watch?v=tCphzt8iaWc&feature=youtu.be

Source: University of California at Berkeley.

Vue globale des points chauds dans le monde (Source : Université de Californie à Berkeley)