Les superordinateurs ont révélé des « panaches de chaleur » géants qui transportent les diamants vers le haut depuis les profondeurs de la Terre

Les superordinateurs ont révélé des « panaches de chaleur » géants qui transportent les diamants vers le haut depuis les profondeurs de la Terre

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La plupart des diamants se forment profondément dans la terre et se rapprochent de la surface lors de petites mais puissantes éruptions volcaniques d’un type de roche appelé kimberlite.

Supercomputer Modeling, publié dans Sciences naturelles de la Terremontre que ces éruptions sont alimentées par des « panaches de chaleur » géants qui s’étendent à 2 900 kilomètres sous terre, juste au-dessus du noyau de notre planète.

Comprendre l’histoire intérieure de la Terre peut être utilisé pour cibler les réserves de minéraux – pas seulement les diamants, mais aussi les minéraux importants tels que le nickel et les éléments de terres rares.

Kimberlite et points chauds

Les éruptions de kimberlite laissent derrière elles un « tube » profond distinctif en forme de carotte de roche de kimberlite, qui contient souvent des diamants. Des centaines de telles explosions qui se sont produits au cours des 200 derniers millions d’années ont été découverts dans le monde entier. La plupart d’entre eux ont été trouvés au Canada (178 éruptions), en Afrique du Sud (158), en Angola (71) et au Brésil (70).

Entre la croûte solide et le noyau en fusion de la Terre se trouve le manteau, une épaisse couche de roche chaude et légèrement visqueuse. Pendant des décennies, les géophysiciens ont utilisé des ordinateurs pour étudier la lenteur de l’écoulement du manteau sur de longues périodes.

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dans les années quatre-vingt, Une étude a montré Les éruptions de kimberlite peuvent être liées à de petits panaches thermoplastiques dans le manteau – des jets ascendants de manteau chaud en forme de plumes qui s’élèvent en raison de leur flottabilité plus élevée – sous les continents en mouvement lent.

machine à laver précédemment soutenudans les années 1970, que ces panaches pourraient provenir de la limite entre le manteau et le noyau, à 2 900 km de profondeur.

Puis, en 2010, les géologues ont suggéré Les éruptions de kimberlites s’expliquent par des panaches thermiques provenant des bords de deux points chauds profonds ancrés sous l’Afrique et l’océan Pacifique.

Et l’année dernière, nous avions signalé que ces points fixes étaient plus mobiles que nous ne le pensions.

Cependant, nous ne savons toujours pas exactement comment l’activité profonde du manteau a entraîné les éruptions de kimberlite.

pôles de chaleur

Les géologues ont émis l’hypothèse que les panaches du manteau pourraient être responsables du déclenchement des éruptions de kimberlite. Cependant, une grande question demeure : comment la chaleur a-t-elle été transférée des profondeurs de la Terre vers les kimberlites ?

Un instantané de la convection globale du manteau centrée autour de la subduction sous la plaque sud-américaine. Crédit : Ömer F. Bodur, auteur soumis

Pour répondre à cette question, nous avons utilisé superordinateurs à Canberra, en Australie, pour créer des modèles géodynamiques 3D du manteau terrestre. Nos modèles représentent le mouvement des continents à la surface et dans le manteau au cours des derniers milliards d’années.

Nous avons calculé les mouvements ascendants de la chaleur à partir du noyau et découvert que de larges couches du manteau, ou « panaches de chaleur », relient la Terre très profonde à la surface. Notre modélisation montre que ces panaches fournissent la chaleur sous la kimberlite et expliquent la plupart des éruptions de kimberlite au cours des 200 derniers millions d’années.

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Représentation schématique des panaches géothermiques et de la manière dont ils apportent de la chaleur aux kimberlites, basée sur les résultats de notre modèle géodynamique. Crédit : Ömer F. Bodur, auteur soumis

Le modèle capture avec succès les éruptions de kimberlites en Afrique, au Brésil, en Russie et en partie aux États-Unis et au Canada. Nos modèles prédisent également des éruptions volcaniques de kimberlites non détectées auparavant dans l’Antarctique oriental et le craton Yilgarn en Australie occidentale.

Les « pôles thermiques » de la Terre peuvent être utilisés dans un modèle de convection global pour prédire les éruptions de kimberlite. Crédit : Ömer F. Bodur

Vers le centre des panaches, les panaches du manteau s’élèvent plus rapidement et transportent des matériaux denses à travers le manteau, ce qui peut expliquer les différences chimiques entre les kimberlites dans différents continents.

Nos modèles ne tiennent pas compte de certaines des kimberlites au Canada, qui peuvent être liées à un processus géologique différent appelé « subduction des plaques ». Jusqu’à présent, nous avons projeté les kimberlites il y a 1 milliard d’années, ce qui est la limite actuelle de Reconstitution des mouvements des plaques tectoniques.

Plus d’information:
Ömer F. Bodur et al, kimberlite alimentée en magma par la montée des eaux au-dessus des structures basales du manteau mobiles, Sciences naturelles de la Terre (2023). DOI : 10.1038/s41561-023-01181-8

Informations sur la revue :
Sciences naturelles de la Terre


Jacinthe Poulin

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