Fiche 1.7: Conceptions récentes sur les points chauds
et sur la convection du manteau
La théorie de la Tectonique des plaques rend compte convenablement de la répartition
des ceintures de sismicité à la surface du globe (frontières convergentes, divergentes
et de coulissement) et de la répartition du volcanisme des dorsales et des zones de
subduction. Il n’existe qu’un phénomène global que cette théorie n’explique pas: le
volcanisme intra-plaque de type point chaud (voir chap. IV, § 4.2). Ce volcanisme
est caractérisé par des laves provenant de la fusion d’un manteau d’origine profonde.
Ces laves, appelées OIB (ocean island basalts), sont plus enrichies en éléments incompatibles (ou magmatophiles) que les MORB (mid-ocean ridge basalts), laves typiques des
dorsales et issues du manteau supérieur. On doit à J.T. Wilson, en 1965, d’avoir proposé
une origine profonde pour ce volcanisme et à W.J. Morgan, en 1972, d’avoir formalisé
l’hypothèse des points chauds: des panaches issus de la base du manteau inférieur remontent vers la surface; le volcanisme résultant forme alors une chaîne linéaire d’édifices sur
la plaque qui dérive lentement au dessus. Depuis, les connaissances et les idées ont
évolué et on pense que les zones du manteau sources des points chauds ne sont pas toutes
profondes, et que la base du manteau supérieur peut aussi émettre des panaches,
donnant des points chauds moins volumineux et plus éphémères. Une école encore plus
radicale, menée par D.L. Anderson, renie l’hypothèse profonde, et à l’aide de divers
arguments géologiques et géophysiques, notamment la tomographie sismique 1 , propose
que la plupart des points chauds ne résulte que de la fusion de manteau superficiel
provoquée par des déchirures lithosphériques. On voit donc qu’aujourd’hui plusieurs
hypothèses semblent s’opposer et il apparaît nécessaire d’en faire le bilan.
Critères de sélection des points chauds d’origine profonde
Un point sur la question a été réalisé en 2003 par V. Courtillot, A. Davaille, J. Besse
et J. Stock 2 . Ces auteurs cherchent d’abord à isoler 5 critères indépendants permettant
de caractériser une origine profonde des points chauds suggérant un ancrage dans le
manteau inférieur au niveau de la couche D’’ (base du manteau inférieur, au contact
avec le sommet du noyau). Ces critères sont:
– l’existence de traps basaltiques volumineux au point d’impact initial (c’est la
preuve que la tête du panache était importante) (voir chap. IV § 4.2, fig. 4.5);
– l’existence d’une chaîne de volcans inactifs bien développée (preuve d’une durée
de vie importante de la queue du panache après l’impact de la tête, et donc d’une
origine profonde; on estime que la durée de vie d’une queue de panache est de
l’ordre de 130 Ma);
– l’existence d’une zone de flux de chaleur élevée dans la région du point chaud (ceci
permet de ne retenir que les panaches assez chauds, donc d’origine profonde, capables de maintenir une anomalie de température sur le long terme);
1. Les images tomographiques montrent que certains points chauds ne sont pas enracinés dans
le manteau profond, mais la résolution de la méthode n’est pas suffisante encore pour que l’on
puisse décrire dans le détail des traces de panaches dans le manteau inférieur.
2. V. Courtillot, A. Davaille, J. Besse & J. Stock, 2003. «Three distinct types of hotspot in the
Earths mantle». Earth and Planetary Science Letters, 205, p. 295-308.
et sur la convection du manteau
La théorie de la Tectonique des plaques rend compte convenablement de la répartition
des ceintures de sismicité à la surface du globe (frontières convergentes, divergentes
et de coulissement) et de la répartition du volcanisme des dorsales et des zones de
subduction. Il n’existe qu’un phénomène global que cette théorie n’explique pas: le
volcanisme intra-plaque de type point chaud (voir chap. IV, § 4.2). Ce volcanisme
est caractérisé par des laves provenant de la fusion d’un manteau d’origine profonde.
Ces laves, appelées OIB (ocean island basalts), sont plus enrichies en éléments incompatibles (ou magmatophiles) que les MORB (mid-ocean ridge basalts), laves typiques des
dorsales et issues du manteau supérieur. On doit à J.T. Wilson, en 1965, d’avoir proposé
une origine profonde pour ce volcanisme et à W.J. Morgan, en 1972, d’avoir formalisé
l’hypothèse des points chauds: des panaches issus de la base du manteau inférieur remontent vers la surface; le volcanisme résultant forme alors une chaîne linéaire d’édifices sur
la plaque qui dérive lentement au dessus. Depuis, les connaissances et les idées ont
évolué et on pense que les zones du manteau sources des points chauds ne sont pas toutes
profondes, et que la base du manteau supérieur peut aussi émettre des panaches,
donnant des points chauds moins volumineux et plus éphémères. Une école encore plus
radicale, menée par D.L. Anderson, renie l’hypothèse profonde, et à l’aide de divers
arguments géologiques et géophysiques, notamment la tomographie sismique 1 , propose
que la plupart des points chauds ne résulte que de la fusion de manteau superficiel
provoquée par des déchirures lithosphériques. On voit donc qu’aujourd’hui plusieurs
hypothèses semblent s’opposer et il apparaît nécessaire d’en faire le bilan.
Critères de sélection des points chauds d’origine profonde
Un point sur la question a été réalisé en 2003 par V. Courtillot, A. Davaille, J. Besse
et J. Stock 2 . Ces auteurs cherchent d’abord à isoler 5 critères indépendants permettant
de caractériser une origine profonde des points chauds suggérant un ancrage dans le
manteau inférieur au niveau de la couche D’’ (base du manteau inférieur, au contact
avec le sommet du noyau). Ces critères sont:
– l’existence de traps basaltiques volumineux au point d’impact initial (c’est la
preuve que la tête du panache était importante) (voir chap. IV § 4.2, fig. 4.5);
– l’existence d’une chaîne de volcans inactifs bien développée (preuve d’une durée
de vie importante de la queue du panache après l’impact de la tête, et donc d’une
origine profonde; on estime que la durée de vie d’une queue de panache est de
l’ordre de 130 Ma);
– l’existence d’une zone de flux de chaleur élevée dans la région du point chaud (ceci
permet de ne retenir que les panaches assez chauds, donc d’origine profonde, capables de maintenir une anomalie de température sur le long terme);
1. Les images tomographiques montrent que certains points chauds ne sont pas enracinés dans
le manteau profond, mais la résolution de la méthode n’est pas suffisante encore pour que l’on
puisse décrire dans le détail des traces de panaches dans le manteau inférieur.
2. V. Courtillot, A. Davaille, J. Besse & J. Stock, 2003. «Three distinct types of hotspot in the
Earths mantle». Earth and Planetary Science Letters, 205, p. 295-308.