Les tremblements de terre et le volcanisme se produisent à la suite de la tectonique des plaques. Le mouvement des plaques tectoniques elles-mêmes est en grande partie entraîné par le processus connu sous le nom de subduction. La question de savoir comment se créent de nouvelles zones de subduction active est cependant encore débattue. L’arc volcanique des Petites Antilles dans les Caraïbes en est un exemple.
Une équipe de recherche comprenant les géophysiciens Dr. Nicolas Riel et le professeur Boris Kaus de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) ainsi que des chercheurs de l’Université de Lisboa (ULisboa) ont récemment développé des modèles qui simulaient les événements dans la région des Caraïbes au cours du Crétacé, lorsqu’une subduction événement dans le Pacifique oriental a conduit à la formation d’une nouvelle zone de subduction dans l’Atlantique.
Les simulations informatiques montrent comment la collision de l’ancien plateau caribéen avec l’arc des Grandes Antilles a contribué à la création de cette nouvelle zone de subduction atlantique. Il y a quelque 86 millions d’années, les processus déclenchés ont par la suite entraîné un important écoulement mantellique et donc le développement de la grande province ignée des Caraïbes. L’étude est publiée dans la revue Communication Nature.
La subduction comme moteur de la tectonique des plaques
La subduction est un processus géologique dans lequel la lithosphère océanique froide, qui fait partie de la couche la plus externe rocheuse et épaisse d’environ 100 kilomètres de la planète, se heurte au bord d’une plaque continentale et glisse en dessous pour être recyclée dans le manteau terrestre. Avec la libération de matériaux du manteau chaud sous la forme de panaches du manteau et la nouvelle génération de plancher océanique au niveau des dorsales médio-océaniques, les événements de subduction forment l’épine dorsale de la tectonique des plaques. Cependant, la façon dont les zones de subduction actives se forment n’est pas bien comprise, principalement parce qu’il existe actuellement très peu d’exemples d’initiation de subduction en cours ici sur Terre.
Le résultat de simulations numériques montrant l’évolution géodynamique de la Caraïbe. Crédit : Nicolas Riel
Dans cette optique, le Dr Nicolas Riel et le professeur Boris Kaus du JGU Institute of Geosciences ont décidé d’étudier les conditions géodynamiques qui auraient prédominé dans la région des Caraïbes à la fin du Crétacé. « En termes de tectonique des plaques, les Caraïbes sont un endroit particulièrement intéressant », a déclaré le professeur Boris Kaus, chef du groupe de géodynamique et géophysique à l’université de Mayence.
La région des Caraïbes peut être considérée comme une sorte de laboratoire naturel dans lequel, pendant des millions d’années, la tectonique des plaques a entraîné le transfert d’une zone de subduction du Pacifique vers l’Atlantique. Ceci était associé à une activité magmatique très étendue qui expliquait l’origine de la grande province ignée des Caraïbes (ou CLIP en abrégé). Cette structure de roche magmatique est aujourd’hui le centre de la plaque Caraïbe.
Pour leurs simulations informatiques, les chercheurs ont sélectionné un moment il y a 140 millions d’années où la soi-disant plaque de Farallon, une ancienne plaque majeure du Pacifique oriental, a commencé à se déplacer vers l’est et à passer sous la marge sud-américaine, déplaçant ainsi l’ancienne plaque des Caraïbes. plateau en direction de la fosse Farallon. Il y a environ 135 millions d’années, l’ancien plateau caribéen est entré en collision avec la plaque proto-caribéenne.
Comme l’ont montré les simulations, la subduction de la plaque de Farallon a ensuite été momentanément interrompue tandis que la subduction de la plaque proto-caribéenne a été amorcée. Plusieurs phases ultérieures se succèdent sur une période d’environ 50 millions d’années, notamment la subduction renouvelée de la plaque Farallon à l’extrémité ouest de l’ancien plateau, la formation d’un panache mantellique et le transfert de l’arc des Grandes Antilles sur le proto-retrait. Assiette des Caraïbes.
La subduction simultanée de deux plaques a forcé une partie du manteau vers le haut
« Avec l’aide de nos simulations informatiques, nous pouvons mieux comprendre le processus physique », a ajouté le Dr Nicolas Riel, l’auteur principal de l’article. « Nous avons tous été surpris par les résultats montrant qu’il y a 90 à 86 millions d’années, le renouvellement de la subduction de la plaque de Farallon a conduit à un écoulement mantellique majeur, déclenchant la formation d’un panache. Cela a produit une énorme quantité de magma. »
Ce matériau rocheux en fusion a ajouté à l’épaisseur de la croûte de la plaque caraïbe, la faisant atteindre jusqu’à 22 kilomètres de profondeur, soit 8 à 10 kilomètres de plus que la norme pour la croûte océanique. Il était précédemment supposé que le panache du manteau induisait le renouvellement de la subduction de la plaque de Farallon.
« Nous sommes dans la situation unique de pouvoir réaliser des simulations très réalistes », a déclaré Boris Kaus. Son équipe est l’un des rares groupes au monde à pouvoir utiliser la modélisation par superordinateur pour tester la plausibilité de leurs hypothèses physiques et ainsi analyser quels événements de tectoniques des plaques se sont réellement produits dans les Caraïbes. Pour leurs calculs complexes, les chercheurs ont eu accès au supercalculateur MOGON II exploité par l’Université Johannes Gutenberg de Mayence et l’Institut Helmholtz de Mayence (HIM), l’un des ordinateurs hautes performances les plus rapides au monde.
Plus d’information:
Nicolas Riel et al, L’initiation de la subduction a déclenché la grande province ignée des Caraïbes, Communication Nature (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-36419-x
Fourni par Johannes Gutenberg-Universität Mayence