Comment l’hydratation du manteau évolue au cours de la vie d’une zone de subduction

En raison de leurs interactions avec le manteau chaud de la Terre, les plaques océaniques gorgées d’eau libèrent de l’eau lorsqu’elles glissent sous des plaques moins denses qui les chevauchent dans les zones de subduction. Cette eau monte et hydrate le manteau situé au-dessus d’elle, contribuant ainsi à la formation de volcans à la surface et limitant la profondeur maximale des tremblements de terre destructeurs.

Cependant, le réchauffement qui chasse l’eau de la plaque descendante fluctue au cours du cycle de vie de la zone de subduction, et la quantité d’eau libérée change en fonction de ces fluctuations.

Dans un article publié dans Les progrès de l’AGUGS Epstein et ses collègues ont étudié comment ce taux variable de libération d’eau affecte l’hydratation du manteau. Plus précisément, ils ont simulé la subduction d’une plaque vieille de 90 millions d’années sous une plaque vieille de 10 millions d’années et ont modélisé l’eau stockée dans le coin du manteau d’avant-arc, la section en forme de coin du manteau qui se trouve sous la plaque chevauchante mais au-dessus de la plaque de subduction.

Pour déduire l’hydratation du coin du manteau, les chercheurs ont observé des changements dans les propriétés géophysiques (par exemple, les anomalies de gravité et les vitesses sismiques) indiquant la formation de minéraux du groupe serpentine, les minéraux aquifères les plus abondants dans le coin du manteau en termes de volume.

Ils ont découvert que les niveaux d’hydratation du manteau dans leur modèle étaient étroitement liés à l’évolution thermique de la zone de subduction. Dans les premières phases de subduction, la plaque descendante s’est déshydratée, mais les températures dans le coin du manteau étaient trop élevées pour stabiliser les minéraux hydratés ; les fluides libérés par la plaque ont probablement traversé verticalement le coin, où ils ont contribué à la fusion et à la production de roches volcaniques. Au cours de la subduction mature, la plaque est descendue au-delà des profondeurs du coin d’avant-arc, et l’eau libérée n’a plus hydraté le manteau.

La phase intermédiaire de subduction, lorsque la plaque s’enfonçait rapidement dans le manteau supérieur, était le point idéal pour l’hydratation du manteau. Dans cette phase, le sommet de la plaque était encore chaud tandis que le coin d’avant-arc se refroidissait, ce qui a provoqué la remontée d’eau dans le coin d’avant-arc.

Les résultats concordent avec les observations sismiques actuelles et offrent de nouvelles perspectives sur le mouvement de l’eau dans les zones de subduction et sur la façon dont cette eau participe au cycle entre le sous-sol, l’océan et l’atmosphère, suggèrent les auteurs. Les simulations ont également révélé que collectivement, les cales du manteau terrestre de l’avant-arc contiennent environ 10 fois plus d’eau que ce qui avait été estimé auparavant, soit à peu près 0,4 % de la quantité présente dans les océans de la Terre.

Cet article est republié avec l’aimable autorisation d’Eos, hébergé par l’American Geophysical Union. Lisez l’article original ici.