Une découverte des chercheurs de Clermont-Ferrand // A discovery by researchers of Clermont Ferrand (France)

Ça ne va pas révolutionner la volcanologie, mais la découverte a le mérite d’exister et, en plus, elle a été faite par 7 chercheurs du laboratoire Magmas et Volcans de Clermont-Ferrand. Ils ont confirmé la présence d’une fine couche de magma sur la quasi-totalité du manteau terrestre, à plus de 350 km de profondeur. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Nature communications.

La théorie en question, vieille d’une quinzaine d’années, n’avait jamais été prouvée expérimentalement. L’idée de départ était de comprendre la source et la formation du magma, notamment pour le volcanisme de « point chaud », comme celui que l’on observe à Yellowstone ou Hawaï. Ces points chauds prennent leur source très profondément, dans le manteau terrestre, à plusieurs centaines de kilomètres.

Le travail des chercheurs s’est appuyé sur l’étude de la roche et des minéraux qui la composent, selon les différentes strates du manteau terrestre. Ils ont pu établir le rôle prédominant de l’eau dans la fusion de la roche. Le manteau supérieur et la croûte terrestre se composent surtout d’olivine qui ne contient pas d’eau. Or, ce n’est pas le cas du minéral qui compose la phase de transition, quelques centaines de kilomètres plus en profondeur.

La question était de savoir ce que devient cette eau lorsque la roche remonte sous l’effet des mouvements du manteau terrestre. Aucun forage n’a pu, jusqu’à aujourd’hui, creuser à plus de 13 kilomètres dans la croûte terrestre, ce qui est très peu à l’échelle de la structure interne de la planète.

Les 7 chercheurs clermontois ont donc décidé de recréer les conditions qui règnent à 400 kilomètres de profondeur dans leur laboratoire, avec un échantillon d’olivine, ce qui ‘avait encore jamais été réalisé. Avec une pression de 12 à 15 Giga Pascal – soit plus de 100.000 fois la pression atmosphérique – et à une température de 1400 °C exercée par une gigantesque presse, les chercheurs ont pu observer en direct la fusion de la roche, grâce à l’eau excédentaire lorsque le minéral change de phase. Un deuxième essai, sans apport d’eau, montre qu’aucune fusion ne se réalise. La présence de magma mélangé à de la roche à cette profondeur n’avait jamais été prouvée. Cela pourrait aider à expliquer le volcanisme de point chaud.

Source : Journal La Montagne.

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It will not revolutionize volcanology, but the discovery has the merit to exist and, in addition, it was made by 7 researchers from the laboratory Magmas et Volcans of Clermont-Ferrand. They confirmed the presence of a thin layer of magma on almost the entire Earth’s mantle, more than 350 km deep. Their work was published in the journal Nature Communications.
The theory, about fifteen years old, had never been experimentally proved. The initial idea was to understand the source and formation of magma, especially for « hot spot » volcanism, such as that observed in Yellowstone or Hawaii. These hot spots have their source very deep – several hundred kilometres – in the Earth’s mantle.
The researchers’work was based on the study of the rock and the minerals that compose it, according to the different layers of the Earth’s mantle. They were able to establish the predominant role of water in the melting of the rock. The upper mantle and the Earth’s crust are mainly composed of olivine which does not contain water. However, this is not the case of the mineral that makes up the transition phase, a few hundred kilometres deeper.
The question was to know what happens to this water when the rock rises under the effect of the movements of the Earth’s mantle. To date, no drilling has been able to dig more than 13 kilometres into the Earth’s crust, which is very little at the scale of the planet’s internal structure.
The 7 researchers have therefore decided to recreate the conditions that prevail 400 kilometres deep in their laboratory, with an olivine sample, which had never been done before. With a pressure of 12 to 15 Giga Pascal – more than 100,000 times the atmospheric pressure – and at a temperature of 1400°C exerted by a gigantic press, the researchers were able to observe live the melting of the rock, thanks to the excess water when the mineral changes phase. A second test, without any water supply, showed that no fusion happened. The presence of magma mixed with rock at such a depth had never been proven. This could help explain hot spot volcanism.
Source: La Montagne.

Hawaii, un parfait exemple de point chaud (Source: Wikipedia)

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4 réflexions au sujet de « Une découverte des chercheurs de Clermont-Ferrand // A discovery by researchers of Clermont Ferrand (France) »

  1. Bonjour Claude,
    Passionnément
    Effectivement, tout élément palpable, c’est à, dire expérimental probant qui apporte une compréhension supplémentaire au fonctionnement de la tectonique des plaques Terrestres constitue une avancée scientifique majeure qu’il faut louer. L’action de l’eau dans la fusion partielle des roches silicatées a toujours été soupçonnée comme élément facilitateur, et cette démonstration vient à point pour transformer ce soupçon en certitude. Cette découverte explique bien la raison de l’état semi liquide de la couche supérieure de l’asthénosphère, elle vient aussi compléter le fait que l’olivine plus profond et solide, rendu mobil par la déformation de ses cristaux permet au brassage thermodynamique du manteau de rendre la tectonique opérationnelle en surface. En effet, rigide et anguleux, un cristal de roche agit comme en frein au mouvement de matière, mais est par contre facilitateur du déplacement lorsqu’il est « aplatit » ou déformé. Il semblerait que se soit le cas dans la région du noyau supérieur avec la présence supposé de la perovskite, et que l’olivine ait un comportement identique dans certaines conditions de température et surtout de pression dans le manteau supérieur.
    Il faut bien reconnaitre que si nous existons, nous terriens, c’est principalement grâce à cette tectonique, unique dans les planètes du système solaire, qui permet le volcanisme nourricier mais aussi à la présence de l’eau, et c’est la conjugaison de ces deux éléments qu’il est essentiel d’analyser pour comprendre les raisons de la vie et donc précisément celles de notre propre existence.
    Amicalement
    Pierre Chabat

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    1. Bonjour Pierre,

      Merci pour ce commentaire très riche qui vient s’ajouter à la découverte des Clermontois. Il m’a été reproché sur Facebook d’être « méprisant » à l’égard de ces scientifiques parce que j’ai écrit que ça n’allait pas « révolutionner la volcanologie ». J’ai tout de même ajouté à la fin de ma note que la découverte « pourrait aider à expliquer le mécanisme de point chaud ». En écrivant que ça n’allait pas révolutionner la volcanologie, je pensais aux notions de prévision et de prévention qui, à mes yeux , sont essentielles et doivent constituer la finalité de toute recherche dans ce domaine. Il est clair que la découverte ne permettra pas de mieux prévoir les éruptions du Kilauea ou du Piton de la Fournaise, mais elle aidera probablement à mieux comprendre le mécanisme qui gère le volcanisme de point chaud. Chaque pièce apportée au puzzle de la tectonique des plaques est important et il n’était pas question pour moi de dénigrer le travail des Clermontois.

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      1. Claude,
        Si certains auront pu voir un aspect méprisant dans vos propos c’est qu’effectivement vous aurez exprimé du « mépris » relativement aux travaux de cette équipe clermontoise, c’est à dire que vous aurez, étymologiquement pensé que cette découverte était estimée à un prix inférieur à sa valeur réelle ce qui en fait n’a rien de révolutionnaire puisque éminemment évolutionniste. Je crois donc que c’est plutôt un compliment que nos « Facebookistes » vous auront ainsi exprimé. C’est la langue française qui comporte souvent ce genre d’ambigüités, et heureusement que l’histoire, lorsqu’on la connaît, nous permet, comme nous essayons de le faire, de mieux appréhender la logique de l’expression.
        Me trompe-je ?
        Amitiés
        Pierre Chabat

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