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La plomberie du manteau profond sous les points chauds de l’Océan indien dévoilée

Une étude menée par une équipe de l’IPGP et d’Université Paris Cité ainsi que des universités de Princeton et de Californie à Berkeley, publiée fin janvier dans la revue Science Advances, dévoile une imagerie plus détaillée de la plomberie magmatique sous les points chauds de la Réunion et des Comores. En utilisant la tomographie par inversion de forme d’ondes sismiques, l’équipe propose un modèle d’ensemble de panaches mantelliques distincts, rappelant les structures de la plomberie volcaniques de la croûte, mais cette fois à l’échelle du manteau de la planète.

La plomberie du manteau profond sous les points chauds de l’Océan indien dévoilée

Schéma illustrant la complexité de la plomberie magmatique observée sous les points chauds de l'Océan Indien, depuis la limite noyau-manteau jusqu'à la surface. (© IPGP)

Date de publication : 22/02/2023

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Sismologie

Grâce aux récentes imageries par tomographie sismique globale, il est désormais communément admis que les deux super-panaches mantelliques, africain et pacifique, prennent racine à la limite noyau manteau à 2900km de profondeur et remontent à travers le manteau jusqu’au voisinage des principaux points chauds de la planète. Mais le détail de ces structures profondes (LLSVP, large low-shear velocity provinces, pour grandes provinces de faible vitesse d’ondes S) à l’origine des éruptions des volcans de points chauds, comme le Piton de la Fournaise à La Réunion ou les volcans de l’archipel d’Hawaii, mais aussi de l’ouverture de la Pangée ou de la mise en place cataclysmique des traps volcaniques il y a plusieurs dizaines de millions d’années, reste sujet à débats, entre des modèles de grande structure compacte s’étendant sur des milliers de kilomètres ou d’un ensemble de panaches mantelliques distincts.

Modélisation 3D, en tomographie par inversion de forme d'onde, des points chauds de la Réunion et des Comores, depuis la limite noyau-manteau jusqu'à 850 km de profondeur. Les couleurs jaune et bleue, indiquent les contours des zones de perturbations relatives des vitesse sismiques, de -1% et +1%, respectivement. Ce modèle révèle la présence de trois conduits distincts de faible vitesse sismique dans le manteau inférieur.

En utilisant les données sismiques enregistrées par un réseau dense de sismomètres à terre et en mer (dont ceux installés dans le cadre de l’ANR d’imagerie mantellique du point chaud de la Réunion, Rhum-Rum) autour des îles de la Réunion et des Comores dans l’Océan Indien, une équipe de scientifiques de l’IPGP, d’Université Paris Cité, de l’université de Princeton et de l’université de Californie à Berkeley, aux États-Unis, ont réussi, pour la première fois, à imager plus précisément la plomberie magmatique profonde sous ces volcans de point chaud. Les images de tomographie sismique par inversion de forme d’onde mettent ainsi en lumière la présence de plusieurs conduits de grand diamètre et de vitesse sismique faible séparés, ancrés à la limite noyau-manteau dans la partie orientale du super-panache africain.

L’équipe internationale montre aussi, dans cette étude parue le 25 janvier dernier dans la revue Science Advances, que la plomberie magmatique profonde sous ces points chauds semble aussi composée de conduits verticaux alimentant des zones horizontales stagnantes de grande échelle, stockant la matière montante, s’étendant de 1000 à 660km de profondeur dans la zone de transition élargie ainsi que dans l’asthénosphère, rappelant les systèmes volcaniques crustaux de dikes et sills, mais à l’échelle de tout le manteau terrestre.

Bibliographie :
> Imaging deep-mantle plumbing beneath La Réunion and Comores hot spots: Vertical plume conduits and horizontal ponding zones, Mathurin Dongmo Wamba, Jean-Paul Montagner, and Barbara Romanowicz, Sci. Adv., 9 (4), eade3723.
DOI: 10.1126/sciadv.ade3723
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