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Un continent caché a donné naissance à une nouvelle zone de subduction près de la Nouvelle-Zélande

Au sud de la Nouvelle-Zélande, dans la mer de Tasman, se trouve une étendue d’océan orageux où les vagues gonflent régulièrement de 6 mètres ou plus et les vents soufflent à 30 mph (48 km / h) lors d’une bonne journée. Au fond de ces mers orageuses, Terre est inquiet, aussi. Cette région abrite la fosse de Puysegur, site de l’une des plus jeunes zones de subduction de la planète. Ici, la plaque australienne est poussée sous la plaque Pacifique, créant fréquemment de grands tremblements de terre, y compris un tremblement de terre de magnitude 7,2 en 2004.

Maintenant, de nouvelles recherches révèlent comment ce bébé zone de subduction est devenu: pendant des millions d’années, une partie du continent «caché» de Zealandia, à la frontière entre les plaques australienne et pacifique, s’est étirée et déplacée d’une manière qui a conduit la croûte océanique plus dense à se faufiler dans – et sous – elle . Cette découverte selon laquelle le positionnement de différents types de croûte les uns contre les autres à une limite de plaque préexistante conduit à la subduction peut aider à expliquer comment d’autres nouvelles zones de subduction dans le monde se forment.

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«Les zones de subduction sont l’une des limites de plaques les plus importantes, sinon les plus importantes», a déclaré l’auteur principal de l’étude Brandon Shuck, doctorant à l’Université du Texas à Austin. « Ce sont vraiment les principaux moteurs de tectonique des plaques, ils sont donc la principale raison pour laquelle les plaques sur Terre se déplacent réellement. Et ce sont aussi des frontières de plaques très destructrices. … Nous ne comprenons pas vraiment bien comment ils commencent et comment ils se forment.  »

Recherche dans les ‘Furious Quarante’

La formation des zones de subduction est mystérieuse car les zones de subduction sont, par nature, destructrices. Lorsqu’une plaque de croûte océanique plonge sous la croûte continentale, les roches à la surface se tordent, se cassent et se déforment. La dalle océanique, quant à elle, se transforme dans le manteau, où elle a fondu au-delà de toute reconnaissance. Cela laisse peu d’histoire géologique à étudier.

La zone de subduction de la marge de Puysegur est suffisamment jeune pour que cette histoire ne soit pas encore effacée. Cela en fait un endroit idéal pour répondre à la question de savoir comment se forment les zones de subduction en premier lieu, a déclaré Shuck à 45Secondes.fr. Il n’y a pas encore de bonne explication sur la façon dont les plaques tectoniques s’ouvrent et commencent à se subduire.

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L’étude de la marge de Puysegur n’est cependant pas une mince affaire, car c’est dans les « Roaring Forties », les latitudes entre 40 degrés sud et 50 degrés sud où les vents et les courants sont brutaux. Les scientifiques à bord du navire de recherche Marcus Langseth se sont rendus dans cette région en 2018 dans le cadre de l’expérience d’initiation à la subduction de l’île du Sud. Ce fut un voyage difficile, a déclaré Shuck. L’équipage a dû passer près d’un quart du temps à s’abriter derrière des îles pour éviter les coups de vent.

«Notre bateau roulait côte à côte à 20 degrés à un moment donné», a déclaré Shuck. « C’était le bordel. »

Malgré les conditions météorologiques, les chercheurs ont pu déployer des sismomètres de fond et effectuer des levés sismiques du sous-sol, une méthode qui utilise des ondes sonores réfléchies pour voir les structures souterraines.

La réalisation d’une zone de subduction

Un schéma montrant la marge de Puysegur au sud de la Nouvelle-Zélande. Le fond marin, qui s’est étendu il y a 45 millions d’années, a étendu la croûte continentale submergée de Zealandia sur la plaque du Pacifique, créant une région éclaircie dans le bassin de Solander. Une faille décrochée a amené côte à côte cette croûte continentale affaiblie et cette croûte océanique plus dense de la plaque australienne. La collision a poussé la croûte océanique dense sous la croûte continentale plus légère, un processus appelé subduction. (Crédit d’image: Brandon Shuck)

Les nouvelles données ont permis aux chercheurs de rassembler une histoire de la jeune zone de subduction, que Shuck a présentée lors de la réunion virtuelle de la Seismological Society of America le 22 avril, le jour même de la publication de l’étude dans la revue Tectonique. Tout a commencé il y a environ 45 millions d’années, lorsqu’une nouvelle frontière de plaque entre les plaques australienne et pacifique a commencé à se former à cause d’une force appelée extension – en gros, les forces tectoniques ont séparé les deux plaques comme du mastic.

La croûte océanique à la limite de la plaque a répondu à cette extension de manière prévisible: à mesure que la croûte s’amincissait, le magma du manteau remontait à travers les fractures, durcissant en une nouvelle roche. Ce processus s’appelle la propagation du fond marin, et c’est ainsi que se forme une nouvelle croûte océanique.

Mais il y avait un hic: le continent secret de Zealandia. Zealandia est un section submergée de la croûte continentale la taille de l’Australie autour de la Nouvelle-Zélande. Zealandia était perchée à l’extrémité nord de cette zone d’extension. La croûte continentale étant plus épaisse et plus flottante, les forces d’extension travaillant à la limite de la plaque ne pouvaient pas fissurer Zealandia. Au lieu de cela, la croûte continentale s’est simplement étirée lors de sa propagation, créant une zone éclaircie maintenant connue sous le nom de bassin de Solander.

Maintenant, il y avait deux assiettes. La plaque australienne, à l’ouest, était constituée d’une croûte continentale de Zealandia au nord et d’une nouvelle croûte océanique au sud. La plaque du Pacifique, à l’est, était également constituée de croûte océanique au sud. Au nord, la plaque du Pacifique abritait la croûte continentale amincie du bassin de Solander. À la limite de la plaque, la croûte océanique se heurte à la croûte océanique et la croûte continentale à la croûte continentale.

Il y aurait probablement peu d’intérêt, sans un autre changement tectonique il y a 25 millions d’années.

À ce moment-là, la frontière de la plaque Australie-Pacifique a cessé de se séparer. Au lieu de cela, les plaques ont commencé à se déplacer les unes par rapport aux autres, créant ce qu’on appelle une faille de décrochement. Maintenant, la plaque Pacifique se déplaçait vers le sud et la plaque australienne se déplaçait vers le nord. Ce mouvement opposé a amené la croûte océanique de la plaque australienne juste à côté de la mince croûte continentale du bassin de Solander sur la plaque Pacifique.

Illustration d’une faille de décrochement à la limite d’une plaque tectonique. (Crédit d’image: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)

C’était la clé pour commencer la subduction, a déclaré Shuck: la croûte continentale est plus flottante que la croûte océanique plus dense, et cette différence de flottabilité a permis à la partie la plus dense de la plaque australienne de glisser sous la plus légère du Pacifique, en particulier parce que la frontière entre ces les plaques océaniques étaient déjà affaiblies par les failles antidérapantes antérieures. Les résultats montrent à quel point le mouvement de décrochement est important pour la tectonique, a déclaré Shuck.

« La façon dont les plaques tournent est vraiment importante », a-t-il déclaré. « Si vous pensez simplement à séparer les choses et à les rapprocher, vous ne créez pas vraiment autant de contraste, mais [with] Strike-Slip, vous traduisez [sliding a portion of crust] et c’est super efficace. Imaginez, avec les plaques glissant les unes sur les autres, vous allez finir par provoquer la réunion de matériaux de propriétés différentes. « 

Descendre la faille

Il y a d’autres endroits dans le monde où un mouvement de décrochement se produit au même endroit que la compression et la convergence des plaques, en particulier le long de la faille de la Reine-Charlotte au nord de Vancouver et au sud de l’Alaska, a déclaré Shuck. Cette faute peut être un endroit où une zone de subduction pourrait potentiellement se former, a-t-il déclaré.

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Mais il reste aussi de nombreuses questions à répondre sur la faille au sud de la Nouvelle-Zélande. S’exprimant lors de la réunion de la Seismological Society of America le 22 avril, la géophysicienne Caroline Eakin de l’Université nationale australienne a décrit un voyage de recherche à Macquarie Ridge, une crête sous-marine à 1000 km au sud de la Nouvelle-Zélande sur la même faille que la marge de Puysegur. En octobre 2020, des scientifiques ont déployé des instruments sismiques du fond marin sur cette crête accidentée, qui ne mesure que 25 km de large mais s’élève à 6 km de la topographie environnante.

Les chercheurs reviendront récupérer les instruments et leurs données en novembre 2021, tant que la météo le permettra. Si la marge de Puysegur se situe dans les « Roaring Forties », Macquarie Ridge est dans les « Furious 50s ». Le navire de recherche a rencontré des vents de 109 km / h en essayant de déployer les instruments et a passé 38% de la mission dans un temps si mauvais que les scientifiques à bord ne pouvaient rien faire d’autre que s’abriter sur place et attendre. Néanmoins, ils espèrent que les nouveaux sismomètres de fond (OBS) ouvriront les yeux sur ce qui se passe sous la crête. À l’heure actuelle, les chercheurs savent qu’il y a de grands tremblements de terre en provenance de la région, mais ils ne savent pas grand-chose sur la profondeur de la croûte, le type de défauts sur lesquels ils se produisent ou le type de risques de tsunami qu’ils posent aux zones côtières de la région. Australie.

« Les données OBS nous permettront également d’imager le sous-sol sous la limite de la plaque pour la première fois en utilisant différentes techniques d’imagerie sismique », a déclaré Eakin à 45Secondes.fr. « Actuellement, la plupart de nos observations nous renseignent sur ce qui se passe à la surface ou près de la surface, mais nous n’avons aucune idée de ce qui se passe sous la surface de la frontière de la plaque dans la région de Macquarie Ridge. »

Une question à laquelle ils espèrent répondre: la faille de Macquarie Ridge commencera-t-elle également à se transformer en zone de subduction? La marge de Puysegur et la crête de Macquarie sont liées et connaissent des changements similaires dans le mouvement des plaques au fil du temps, a déclaré Eakin, bien que Puysegur soit plus avancé dans le processus. Macquarie Ridge, étant deux plaques de croûte océanique se rejoignant, pourrait être plus résistante à la subduction que la croûte continentale et la frontière de la croûte océanique à Puysegur, a déclaré Shuck; mais les zones de subduction peuvent également s’étendre le long d’une faille à partir d’un seul point.

« Ces deux segments pourraient en fait être liés – peut-être – à l’avenir », a déclaré Shuck.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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