Rupture de panneau plongeant
La rupture de panneau plongeant (en anglais : slab detachment ou encore slab break-off) est un processus géologique lié à la collision de plaques tectoniques. Elle correspond à la rupture de la partie océanique d'une plaque plongeante (le panneau ou slab en anglais) suite à une phase de subduction, généralement lors du début d'une collision continentale.
Mécanisme
Lors d'une subduction, la lithosphère la plus dense s'enfonce sous la croûte la plus légère (une lithosphère océanique sous une lithosphère continentale). Quand la lithosphère océanique a totalement subduite sous la lithosphère continentale, la marge continentale atteint la subduction.
Ce continent est peu dense et ne peut s'enfoncer comme la lithosphère océanique (flottabilité positive). Il est tiré par la lithosphère océanique auquel il est rattaché vers le bas par traction (Slab pull). Une zone de tension extrême se crée entre la lithosphère océanique plongeante et la marge continentale. La plaque s'étire (necking) et se brise (slab detachment)[1].
La lithosphère océanique continue sa subduction. La lithosphère continentale libérée des contraintes subit un effet de rebond isostatique. Certaines chaînes de montagnes se construisent rapidement. La zone de cassure de l'ancienne plaque laisse la place à une fenêtre asthénosphérique, une remontée d'un manteau chaud. Celui-ci provoque une fusion partielle formant un magmatisme post-collisionnel.
Ce processus permet d'expliquer la présence d'un volcanisme tertiaire entre 42Ma et 25 Ma au niveau des Alpes[2].
Historique
L'existence d'un mécanisme de séparation de la plaque lithosphérique lors de sa subduction est supposée en 1968 (Bryan Isacks, Jack Oliver, Lynn R. Sykes) et 1969 (Bryan Isacks, Peter Molnar) pour expliquer l'observation d'une lacune sismique dans certaines zones de subduction autour de 300 km de profondeur [3],[4]. La tomographie sismique permet de découvrir en 1988 dans la zone de subduction héllenique que la dalle s'enfonçant semble se détacher vers 200 km de profondeur sous la Grèce[5]. Deux articles en 1995 de Friedhelm Von Blanckenburg et J. Huw Davies permettent de théoriser le système de rupture de panneau plongeant et en l’appliquant au système Alpin[1],[2].
Exemples géologiques
Anatolie orientale
En Turquie, le volcanisme de l'Anatolie orientale est soupçonné d'être une conséquence d'une rupture de panneau lors de la collision entre la plaque arabique et la plaque eurasiatique[6].
Selon le modèle Mehmet Keskin proposé en 2003 une rupture de la lithosphère a eu lieu il y a environ 11 et 10 millions d'années dans l'est Anatolien à une profondeur de 45-50 km. La fenêtre asthénosphérique entraînant une remontée d'un manteau chaud expliquerait le volcanisme intra-plaque de l'Anatolie orientale[6].
Selon Keskin, le volcanisme néogène–quaternaire d’Anatolie orientale, incluant le secteur volcanique Muş, Nemrut et Tendürek, pourrait résulter de la rupture de panneau[7]. Une étude gravimétrique propose que la rupture du panneau a été suivie d'une délamination expliquant l'altitude du plateau par une remontée asthénosphérique chaude[8].
Critiques
La rupture de panneau plongeant n'est pas totalement acceptée par l'ensemble de la communauté scientifique[9].
Références
- J. Huw Davies et Friedhelm von Blanckenburg, « Slab breakoff: A model of lithosphere detachment and its test in the magmatism and deformation of collisional orogens », Earth and Planetary Science Letters, vol. 129, no 1, , p. 85–102 (ISSN 0012-821X, DOI 10.1016/0012-821X(94)00237-S, lire en ligne, consulté le )
- (en) Friedhelm von Blanckenburg et J. Huw Davies, « Slab breakoff: A model for syncollisional magmatism and tectonics in the Alps », Tectonics, vol. 14, no 1, , p. 120–131 (ISSN 0278-7407 et 1944-9194, DOI 10.1029/94TC02051, lire en ligne [archive du ], consulté le )
- ↑ (en) Bryan Isacks, Jack Oliver et Lynn R. Sykes, « Seismology and the new global tectonics », Journal of Geophysical Research, vol. 73, no 18, , p. 5855–5899 (ISSN 0148-0227, DOI 10.1029/jb073i018p05855, lire en ligne [archive du ], consulté le )
- ↑ (en) Bryan Isacks et Peter Molnar, « Mantle Earthquake Mechanisms and the Sinking of the Lithosphere », Nature, vol. 223, no 5211, , p. 1121–1124 (ISSN 1476-4687, DOI 10.1038/2231121a0, lire en ligne, consulté le )
- ↑ (en) W. Spakman, M. J. R. Wortel et N. J. Vlaar, « The Hellenic Subduction Zone: A tomographic image and its geodynamic implications », Geophysical Research Letters, vol. 15, no 1, , p. 60–63 (ISSN 0094-8276 et 1944-8007, DOI 10.1029/GL015i001p00060, lire en ligne, consulté le )
- (en) Mehmet Keskin, « Magma generation by slab steepening and breakoff beneath a subduction-accretion complex: An alternative model for collision-related volcanism in Eastern Anatolia, Turkey », Geophysical Research Letters, vol. 30, no 24, (ISSN 1944-8007, DOI 10.1029/2003GL018019, lire en ligne, consulté le )
- ↑ (en) Mehmet Keskin, « Eastern Anatolia: A hotspot in a collision zone without a mantle plume », dans Special Paper 430: Plates, Plumes and Planetary Processes, vol. 430, Geological Society of America, , 693–722 p. (ISBN 978-0-8137-2430-0, DOI 10.1130/2007.2430(32), lire en ligne)
- ↑ (en) Rezene Mahatsente, Gökay Önal et Ibrahim Çemen, « Lithospheric structure and the isostatic state of Eastern Anatolia: Insight from gravity data modelling », Lithosphere, vol. 10, no 2, , p. 279–290 (ISSN 1941-8264, DOI 10.1130/L685.1, lire en ligne, consulté le )
- ↑ Yaoling Niu, « Slab breakoff: a causal mechanism or pure convenience? », Science Bulletin, vol. 62, no 7, , p. 456–461 (ISSN 2095-9273, DOI 10.1016/j.scib.2017.03.015, lire en ligne, consulté le )
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