Manteau dans la zone de transition : mélange chimique et état thermique

Des informations sur la distribution de la température à l’échelle globale dans le manteau terrestre peuvent être obtenues à partir de l’enregistrement d’ondes sismiques échantillonnant le manteau terrestre entre des sources sismiques et des récepteurs répartis à l'échelle mondiale. L’interprétation des données sismiques en terme de température absolue est difficile, car cela nécessite de comparer les observations avec les propriétés élastiques à haute pression et température (p, T) et de séparer les effets de la température de ceux de la composition. De plus, différents jeux de données sismiques ont leur propre sensibilité spatiale, couverture et incertitudes qui doivent être incorporées pour éviter les biais d'interprétation.

Dans une étude co-dirigée par un chercheur du Laboratoire de Géologie (LGL-TPE) de Lyon et plusieurs chercheurs d'universités australiennes, européennes et américaines, de nouvelles contraintes globales ont été obtenues pour une région de la Terre située entre 410 et 660 km de profondeur dans la zone transition du manteau. En utilisant de nouvelles techniques d'exploration de données, la modélisation de la physique des minéraux, et l'analyse conjointe de données sensibles à la fois aux vitesses de compression et de cisaillement dans la Terre, un modèle thermique global a été obtenu. L'étude révèle de très petites régions de température dépassant 2100 K à 660 km de profondeur. Ces températures conduisent à une transition de phase minéralogique dans la composante en grenat du manteau. Les chercheurs montrent que ces minéraux sont à l'origine de faibles réflexions d’ondes P sous la transition de phase minéralogique à 660 km de profondeur observée dans les enregistrements longue période de séismes lointains. Enfin, en menant une analyse statistique sur la visibilité de la réflexion d'onde P, les chercheurs constatent qu'un mélange non équilibré de deux roches chimiquement distinctes subductées formant la lithosphère, le basalte et la harzburgite, fournit une meilleure description de la composition du manteau silicaté qu'un manteau bien mélangé et chimiquement homogène.