INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS
L'origine crustale de certaines hétérogénéités mantelliques enfin démontrée
La composition du manteau terrestre est connue en partie grâce aux analyses chimiques et isotopiques de laves issues de contextes tectoniques différents. Tandis que les basaltes des dorsales médio-océaniques sont chimiquement et isotopiquement homogènes, reflétant le mélange qui s'opère dans le manteau sous-jacent par convection, les basaltes venant de certaines îles océaniques conservent quant à eux des hétérogénéités d’un manteau plus profond. Ces dernières, dont l'origine est encore débattue aujourd'hui, sont communément considérées soit comme des échantillons de matériel primitif ayant échappé au mélange, soit comme du matériel isotopiquement différent provenant de la surface de la Terre qui aurait été recyclé par subduction au sein du manteau profond.
Le mercure est un des rares éléments chimiques dont les isotopes sont fractionnés indépendamment de la masse par effets photochimiques à la surface de la Terre. Ces effets sont immuables et ne peuvent plus être modifiés par des processus se produisant en profondeur. Les isotopes du mercure peuvent donc servir de traceur pour détecter la présence de matériel de surface au sein de la source des laves terrestres. Ces effets photochimiques créant des signatures distinctes dans les matériaux océaniques et continentaux, il est ainsi possible de déterminer l’origine du matériel recyclé dans le manteau.
C'est ce qu'a réussi à démontrer une équipe menée par des scientifiques de l’IPGP-Université de Paris, en identifiant ce type de signatures isotopiques dans des séries de laves d’îles océaniques. Les chercheurs mettent pour la première fois en évidence que le mercure présent en profondeur dans le manteau terrestre se trouvait auparavant à la surface de la Terre, témoignant du recyclage de matériel de surface dans le manteau inferieur.
Ils dévoilent également que certaines laves de l’île de Tubuai contiennent du mercure dit "continental", marquant l’incorporation de matériel provenant de la croûte continentale dans leur manteau source. D'autres laves analysées sur certaines îles de Pitcairn et Samoa contiennent quant à elles du mercure dit "océanique", révélant l'intégration de matériel de la croûte océanique. Ces résultats mettent ainsi en lumière l’origine "crustale" d’au moins une partie des hétérogénéités mantelliques, mais également la source continentale ou océanique du matériel recyclé.
En savoir plus :
Moynier, F., Jackson, M. G., Zhang, K., Cai, H., Halldórsson, S. A., Pik, R., et al. (2021). The mercury isotopic composition of Earth's mantle and the use of mass independently fractionated Hg to test for recycled crust. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL094301. DOI : 10.1029/2021GL094301