Les sources chaudes du Tibet révèlent des points de collision entre les plaques continentales

Les Sources Chaudes Du Tibet Révèlent Des Points De Collision

Selon plusieurs études, les plaques continentales indienne et asiatique se sont heurtées – et continuent de se heurter aujourd’hui – pour former les structures géologiques les plus grandes et les plus hautes du monde : les montagnes himalayennes et le plateau tibétain. Malgré l’importance de ces formations, qui influencent le climat mondial par la circulation atmosphérique et les moussons saisonnières, les experts ont proposé des théories contradictoires sur la façon dont les plaques tectoniques sous la surface ont créé les géants emblématiques.

Maintenant, en utilisant les données géochimiques de 225 sources chaudes au Tibet, les scientifiques ont cartographié la frontière entre les plaques continentales indienne et asiatique, mettant en lumière les processus qui se déroulent profondément sous la surface. Les résultats ont été décrits dans un article publié dans la revue scientifique Actes de l’Académie nationale des sciences.

Les sources chaudes du Tibet revelent des points de collision

Sur la photo, l’un des chaudrons qui jaillit en continu de l’eau presque bouillante, dans un champ géothermique de 40 000 mètres carrés à Mangra, au sud du Tibet. La géochimie de l’isotope de l’hélium montre qu’il se situe au-dessus du bord nord de la plaque indienne 80 km plus bas. Image : Ping Zhao via Phys

« Un débat majeur parmi les géologues est de savoir si la collision continentale ressemble ou non à une collision océanique », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Simon Klemperer, professeur de géophysique à la School of Earth, Energy and Environmental Sciences de l’Université de Stanford, aux États-Unis. « Puisqu’il y a très peu de mesures, la sismologie ne nous donnait pas la réponse – c’est pourquoi j’ai adopté la géochimie comme une façon totalement différente de mesurer les choses. »

Klemperer a passé près d’une décennie à se rendre au Tibet et en Inde pour collecter des échantillons qui étayaient sa théorie selon laquelle des produits chimiques bouillonnant à la surface pourraient être utilisés pour comprendre ce qui se passe 80 km plus bas. Lui et son équipe ont suivi des sources géothermiques éloignées sur des centaines de kilomètres à travers les montagnes et le plateau.

En utilisant le gaz noble hélium, qui ne réagit pas avec d’autres produits chimiques, les auteurs de l’étude ont déterminé quelles sources provenaient de chaque plaque continentale. Une signature isotopique de l’hélium a été révélée lorsque le gaz provenait du manteau chaud – la plaque asiatique – tandis qu’une signature différente indiquait la plaque indienne beaucoup plus froide.

Comme le montre la recherche, la plaque la plus froide n’est détectée qu’au sud, sous l’Himalaya, tandis que plus au nord, l’Inde ne touche plus le Tibet au-dessus – elles sont séparées par un coin de manteau chaud. Les résultats indiquent qu’une vieille théorie selon laquelle la plaque indienne repose à plat sous le Tibet n’est plus tenable.

« Il est étonnant que nous ayons maintenant cette frontière remarquablement bien définie qui ne fait que quelques kilomètres de large à la surface au-dessus d’une frontière de plaque de 100 kilomètres de profondeur », a déclaré Klemperer.

La collision entre les plaques continentales a été influencée par la subduction océanique

Dans la subduction océanique, le matériau souterrain est recyclé dans le manteau terrestre lorsque la plaque plus froide et plus lourde plonge sous une plaque continentale et coule. Le processus se produit dans des zones comme le Ring of Fire, connu pour ses tremblements de terre fréquents et ses volcans actifs.

Lors de la collision continentale, les chercheurs ont émis l’hypothèse que la subduction de la croûte océanique rapprochait les deux continents jusqu’à ce qu’ils entrent en collision, fermant la zone de subduction pour que la formation des montagnes ait lieu.

Cette preuve de la frontière continentale sous le Tibet introduit la possibilité que la croûte continentale libère des fluides et fonde – tout comme cela se produirait dans la subduction océanique.

« Cela signifie que nous ne devrions pas considérer la collision continentale et la subduction océanique comme deux choses différentes – nous devrions les voir comme la même chose avec des saveurs légèrement différentes car, géométriquement, elles se ressemblent », a déclaré Klemperer.

Dans les années 1960, la théorie de la tectonique des plaques a révolutionné les sciences de la Terre, expliquant comment les plaques géologiques se séparent et se heurtent, provoquant la formation de montagnes, des éruptions volcaniques et des tremblements de terre. Cependant, les chercheurs savent peu de choses sur les raisons pour lesquelles les plaques se déplacent de cette façon.

Selon Klemperer, les nouvelles découvertes ajoutent un élément de compréhension important, avec des ramifications potentielles pour ce qui contrôle la convection qui entraîne la tectonique des plaques. Même s’il s’agit d’une collision continentale, la plaque indienne plongeant dans le manteau aide à contrôler le schéma de convection – cela change la façon dont nous comprenons le processus par lequel les éléments et les types de roches sont distribués et redistribués sur Terre.

Le Tibet offre des indices sur la formation d’autres chaînes de montagnes

L’étude s’appuie sur des recherches antérieures dans lesquelles Klemperer et ses collègues ont imagé la zone de collision himalayenne à l’aide de données sismiques et ont constaté qu’à mesure que la plaque tectonique indienne se déplace vers le sud, la partie la plus épaisse et la plus solide de la plaque plonge sous le plateau tibétain et provoque des «déchirures» dans le plat indien. Ces larmes se trouvaient au même endroit que les flux d’hélium dans les sources chaudes. « Nous voyons les mêmes processus à travers ces différentes lentilles et nous devons trouver comment les réunir », a déclaré Klemperer.

Depuis que les explorateurs européens ont conquis l’Amérique du Sud à la recherche d’or, les civilisations ont connu de riches gisements de minéraux dans des endroits comme la Cordillère des Andes, qui font partie du Cercle de feu. Le sud du Tibet a également été récemment reconnu comme une riche province minérale, avec des gisements d’or, de cuivre, de plomb, de zinc et autres, difficiles à expliquer en utilisant uniquement les anciens modèles de collision continentale.

« Les plus grands gisements de cuivre se trouvent dans les granites produits par la fusion du coin du manteau chaud – cela ne devrait pas se produire lors d’une collision continentale, selon l’ancien modèle, mais nous savons que c’est le cas parce que nous avons tous ces minéraux au Tibet », dit Klemperer. « Notre travail nous parle de la tectonique à grande échelle de la collision continentale et suggère que nous pouvons nous attendre à voir le même type de gisements minéraux dans les environnements de collision continentale que dans les environnements de subduction océanique. »

En tant que seule collision continentale active sur notre planète, l’Himalaya et le Tibet offrent également un aperçu de la façon dont d’autres chaînes de montagnes se sont formées dans le passé et pourraient se former à l’avenir. « L’Australie commence tout juste à entrer en collision avec le bloc indonésien – c’est la collision continentale qui commence à se produire », a déclaré Klemperer. « Le Tibet est le type d’exemple à résoudre et nous espérons que ce sera un analogue pour partout ailleurs sur la façon dont cela se passe sur Terre. »

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