Dans l’exemple classique de la construction de montagnes, les plaques continentales indienne et asiatique se sont brisées – et continuent de se heurter aujourd’hui – pour former les structures géologiques les plus grandes et les plus hautes du monde : l’Himalaya et le plateau tibétain.

Malgré l’importance de ces formations, qui influencent le climat mondial par la circulation atmosphérique et la mousson de mousson, les experts ont proposé des théories contradictoires sur la façon dont cela se produit. plaques tectoniques Sous la surface s’est créé le colosse emblématique. Maintenant, en utilisant les données géochimiques de 225 sources chaudesDans cette étude, les scientifiques ont tracé la frontière entre les plaques continentales indienne et asiatique, mettant en évidence les processus qui se produisent profondément sous la surface. Des résultats qui ont des implications pour composition minéraleparaissent dans le numéro actuel de Actes de l’Académie nationale des sciences.

« La principale controverse parmi les géologues est de savoir si oui ou non collision continentale « Cela ressemble à une collision océanique », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Simon Klimberer, professeur de géophysique à la School of Earth, Energy and Environmental Sciences (Stanford Earth) de l’Université de Stanford. « Parce qu’il y a si peu de mesures, la sismologie ne nous a pas donné la réponse – c’est pourquoi j’ai abordé la géochimie comme une façon complètement différente de mesurer les choses. »

Klemperer a passé la majeure partie d’une décennie à voyager au Tibet et en Inde pour collecter des échantillons à l’appui de sa théorie selon laquelle les produits chimiques qui flottent à la surface peuvent être utilisés pour comprendre ce qui se passe à 50 milles en dessous. Lui et ses collègues ont suivi des sources géothermiques à des centaines de kilomètres à travers des montagnes et des plateaux – à distance de marche du Canada au Mexique dans l’ouest des États-Unis.

En utilisant le gaz noble hélium, qui ne réagit pas avec d’autres produits chimiques, les auteurs de l’étude ont identifié les sources qui provenaient de chaque plaque continentale. Une signature isotopique de l’hélium a été révélée lorsque le gaz est venu du manteau chaud – la plaque asiatique – tandis qu’une signature différente indiquait la plaque indienne plus froide. Les recherches montrent que la plaque froide n’est détectée qu’au sud, sous l’Himalaya, tandis qu’au nord, l’Inde ne touche plus le Tibet au-dessus – elle est séparée du Tibet par un coin de manteau chaud. Les résultats indiquent que la vieille théorie selon laquelle la plaque indienne est plate sous le Tibet n’est plus valable.

« C’est incroyable que nous ayons maintenant cette frontière bien définie à quelques kilomètres de la surface au-dessus d’une frontière de plaque à 100 kilomètres de profondeur », a déclaré Klimberer.

Subduction vs collision

Dans la subduction océanique, le matériau souterrain est recyclé dans le manteau terrestre lorsque la plaque plus lourde et plus froide s’enfonce sous une plaque continentale et s’enfonce. Le processus se produit dans des zones telles que le Ring of Fire, qui sont connues pour leurs tremblements de terre fréquents et leurs volcans actifs.

Lors de la collision continentale, les chercheurs ont émis l’hypothèse que la subduction de la croûte océanique a rapproché les deux continents jusqu’à ce qu’ils entrent en collision, fermant la zone de subduction pour que la formation des montagnes se produise. Cette preuve de la frontière continentale sous le Tibet présente la possibilité que la croûte continentale puisse libérer des fluides et fondre – tout comme elle le fait dans la subduction océanique.

« Cela suggère que nous ne devrions pas considérer la collision continentale et la subduction océanique comme deux choses différentes – nous devrions les considérer comme la même chose avec des saveurs quelque peu différentes car elles sont géométriquement identiques », a déclaré Klimberer.

changement tectonique de la mer

Dans les années 1960, la tectonique des plaques a révolutionné les sciences de la Terre en expliquant comment les plaques géologiques s’écartent et se chevauchent, provoquant la formation de montagnes, des éruptions volcaniques et des tremblements de terre. Mais les chercheurs comprennent peu pourquoi les plaques bougent comme elles le font.

Klemperer a déclaré que les nouvelles découvertes ajoutent un élément important à la compréhension, avec des implications potentielles pour ce qui contrôle la convection qui entraîne la tectonique des plaques. Bien qu’il s’agisse d’une collision continentale, la plaque indienne qui s’enfonce dans le manteau aide à contrôler le schéma de convection – cela change la façon dont nous comprenons comment les éléments et les types de roches sont distribués et redistribués sur Terre, a-t-il déclaré.

L’étude s’appuie sur des recherches antérieures de Klimberer et de ses collègues Photo de la zone de collision himalayenne En utilisant des données sismiques, ils ont découvert que lorsque la plaque tectonique indienne se déplace du sud, la partie la plus épaisse et la plus solide de la plaque s’enfonce sous le plateau tibétain et provoque des ruptures dans la plaque indienne. Ces larmes étaient au même endroit que l’hélium coule dans les sources chaudes.

« Nous voyons les mêmes processus à travers ces différentes lentilles, et nous devons trouver comment les assembler », a ajouté Klemperer.

effets métalliques

Depuis que les Espagnols ont envahi l’Amérique du Sud à la recherche d’or, les civilisations connaissent les riches gisements de minéraux dans des endroits comme les Andes, qui font partie du Cercle de feu. Récemment, le sud du Tibet a également été reconnu comme une province riche en minéraux, avec des gisements d’or, de cuivre, de plomb, de zinc et d’autres gisements, ce qui est difficile à expliquer en utilisant uniquement des modèles anciens de collision continentale.

« Les plus grands gisements de cuivre se trouvent dans les granites produits par la fusion d’un coin chaud du manteau – cela ne devrait pas se produire lors d’une collision continentale si cela ressemble à l’ancien modèle, mais nous savons que cela s’est produit parce que nous avons tous ces minéraux au Tibet. », a déclaré Klemperer. « Notre travail nous parle de la tectonique à grande échelle de la collision continentale et suggère que nous pourrions nous attendre à voir le même type de gisements minéraux dans les environnements de collision continentale que les environnements de subduction océanique. »

En tant que seule collision continentale active sur notre planète, l’Himalaya et le Tibet donnent également un aperçu de la façon dont d’autres chaînes de montagnes se sont formées dans le passé et pourraient se former à l’avenir.

« L’Australie commence tout juste à entrer en collision avec le massif indonésien – cette masse continentale. » collision « Cela commence à se produire », a déclaré Klimberer. »Le Tibet est le genre d’exemple qui doit être résolu et j’espère que c’est un modèle ailleurs sur la façon dont cela pourrait se produire sur Terre. »

Tianzhi Liu, qui a travaillé sur le projet en tant que doctorant à l’Université de Stanford, est le co-auteur de l’étude. Les autres co-auteurs sont de l’Académie chinoise des sciences, de l’Ohio State University, de l’Université du Nouveau-Mexique et de la Scripps Institution of Oceanography.