Sous Hawaï, une source de chaleur située dans les profondeurs de la Terre se réchauffe depuis près de 50 millions d’années, alors que les scientifiques s’attendaient au phénomène inverse.
Une nouvelle étude montre que le point chaud hawaïen, cette source profonde de roche en fusion qui a créé la chaîne d’îles, a gagné environ 250 °C au cours des 47 derniers millions d’années.
Cette découverte remet en cause une idée longtemps admise sur les points chauds. Les scientifiques pensaient que ces moteurs volcaniques étaient extrêmement chauds à leur naissance, puis se refroidissaient progressivement avec l’âge.
À Hawaï, le point chaud semble au contraire gagner en puissance.
Cette hausse de température pourrait également résoudre une énigme qui intrigue les géologues depuis des années : pourquoi certains volcans hawaïens sont-ils devenus gigantesques tandis que d’autres sont restés relativement petits ?
Les résultats indiquent que la température pourrait être déterminante. Plus la roche alimentant un volcan était chaude, plus celui-ci finissait par devenir grand.
Le point chaud hawaïen défie les règles
Les géologues se fondaient depuis longtemps sur une hypothèse simple : un point chaud apparaît, reste brûlant pendant plus d’un million d’années, puis se refroidit et s’éteint à mesure que sa chaleur s’épuise.
Michael Garcia est professeur émérite de sciences de la Terre à l’université d’Hawaï à Mānoa (UH Mānoa).
Il a entrepris de confronter cette hypothèse à la succession de volcans laissée par Hawaï. Avec son équipe, il cherchait à comprendre pourquoi leurs dimensions variaient autant.
La dorsale hawaïenne s’étend sur environ 3 510 kilomètres et compte 65 volcans, alignés dans l’ordre de leur âge.
Chacun s’est formé lorsque la plaque Pacifique avançait lentement vers le nord-ouest au-dessus du même panache mantellique fixe. Cette colonne de roche chaude remonte des profondeurs de la Terre.
Le long de cette chaîne, la quantité de lave produite par chaque volcan varie d’un facteur 100.
Le panache a donc fourni beaucoup plus de magma à certaines périodes qu’à d’autres, sans que personne ait pu en déterminer la raison.
Des cristaux anciens révèlent la température
Pour élucider cette question, l’équipe devait déterminer la température de la lave au moment de sa formation initiale, dans les profondeurs du manteau.
Les chercheurs ont mis au point un nouveau géothermomètre : une méthode qui permet de retrouver cette température initiale grâce à la composition chimique de la roche refroidie.
La clé se trouve dans l’olivine, un minéral vert qui cristallise tôt lors de la remontée du magma.
Plus le magma est chaud au moment où le cristal se forme, plus celui-ci emprisonne de magnésium. Sa composition chimique conserve ainsi une trace de cette température.
Une tendance nette se dessine
L’utilisation de l’olivine pour mesurer la température du manteau n’est pas nouvelle : des travaux antérieurs avaient déjà établi ce lien.
L’équipe de Garcia a affiné cette approche et l’a appliquée sur toute la longueur de la dorsale, en prélevant des échantillons de lave solidifiée provenant de 16 volcans.
En associant ces températures à des cartes des fonds marins, les chercheurs ont pu comparer la chaleur et la taille de chaque volcan. Les températures ont augmenté au fil du temps, tout comme la taille des volcans.
« Ce fut une grande surprise de découvrir une corrélation aussi forte et directe entre les températures du manteau et la taille des volcans », a déclaré Garcia.
L’équipe avait aussi envisagé trois autres explications aux variations de taille.
Une plaque plus mince au-dessus du panache, un déplacement plus rapide de cette plaque ou une source de magma plus riche pourraient chacun, en théorie, accroître la quantité de lave émise. Aucun de ces facteurs ne correspondait toutefois aux données observées.
Deux poussées de chaleur ont donné naissance à des géants
Le réchauffement ne s’est pas produit de manière régulière et continue. Deux poussées distinctes ressortent des données, et chacune a engendré un géant.
La première, survenue il y a entre 14 et 20 millions d’années, a donné naissance à Pūhāhonu, un volcan hawaïen en grande partie immergé, situé au nord-ouest des îles principales.
Dans une étude publiée en 2020, la même équipe l’avait désigné comme le plus grand volcan bouclier formé sur Terre au cours des 60 derniers millions d’années. Un volcan bouclier est une vaste montagne de lave aux pentes douces.
Pūhāhonu est près de deux fois plus grand que le Mauna Loa, le géant actif de la grande île d’Hawaï, longtemps considéré comme le plus imposant. Sa lave provenait de la matière en fusion la plus chaude jamais mesurée dans une roche jeune des fonds océaniques.
La seconde poussée a commencé au cours des six derniers millions d’années et se poursuit aujourd’hui. Elle a fait émerger les principales îles hawaïennes actuellement habitées et continue d’alimenter les éruptions du Kilauea, sur la grande île d’Hawaï.
La chaleur pourrait venir des profondeurs
L’origine de ce réchauffement à long terme reste moins certaine. L’équipe de Garcia soupçonne que la chaleur supplémentaire provient de matériaux denses et chauds qui se déplacent dans la partie la plus profonde du manteau, près de la limite avec le noyau terrestre.
Cette hypothèse s’inscrit dans une vision plus large que d’autres chercheurs élaborent progressivement. Une autre étude a suivi la trace d’une partie de l’ancien panache hawaïen jusque dans le manteau inférieur.
Cette découverte laisse penser que le système descend bien plus profondément que ne le révèlent les volcans en surface.
Le nouvel outil permet aux géologues de lire cette histoire cachée dans des roches déjà présentes dans leurs collections.
« La mise au point du nouveau géothermomètre permet de mieux comprendre l’histoire des volcans et les raisons pour lesquelles certains sont plus grands que d’autres », a déclaré Garcia.
Repenser l’histoire volcanique d’Hawaï
Avant ces travaux, aucune cause ne faisait consensus pour expliquer les différences de taille le long de la chaîne hawaïenne, et les chercheurs pensaient que le panache s’affaiblissait.
Cette interprétation ne tient plus. La chaleur apparaît désormais comme le principal facteur déterminant la croissance des volcans hawaïens, et leur source semble gagner en puissance plutôt que s’essouffler.
Ces résultats modifient la manière dont les chercheurs interprètent toute l’histoire géologique d’Hawaï. Ils leur fournissent aussi un outil de mesure de la température applicable à d’autres points chauds et à des laves anciennes partout dans le monde.
La même méthode pourrait aider à expliquer la taille atteinte par des volcans ailleurs sur Terre et le comportement, sur des millions d’années, des panaches profonds qui les alimentent.
Crédit photo : T. Paladino, Service géologique des États-Unis (USGS).
Commentaires
Aucun commentaire pour le moment. Soyez le premier!
Laisser un commentaire