Des diamants créés dans la zone de transition entre le manteau supérieur et le manteau inférieur témoignent de la présence de fluides transportés par des dalles subduites. Ces diamants, ainsi que les simulations améliorées des zones de subduction, démontrent que les fluides ne peuvent pas être négligés dans le processus de génération des séismes profonds.
Que peuvent nous dire les diamants profonds sur les tremblements de terre profonds ?
Les diamants qui se sont formés dans les profondeurs de la Terre pourraient aider les sismologues à répondre à une question vieille de plusieurs décennies : les fluides pourraient-ils jouer un rôle dans la génération de tremblements de terre à des profondeurs où la pression élevée devrait empêcher la rupture fragile de se produire ?
La formation de failles assistée par des fluides dans les dalles subductées à une profondeur de 300 à 700 kilomètres (~180 à 435 miles), dans la zone de transition entre le manteau supérieur et le manteau inférieur, est un processus qui pourrait expliquer les séismes profonds. Mais les preuves solides de la présence d’eau ou d’autres fluides associés à ces dalles à partir d’échantillons étaient rares jusqu’à récemment, selon Steven Shirey de la Carnegie Institution for Science.
Aujourd’hui, l’étude des diamants qui se sont formés dans la zone de transition fournit des preuves de la présence de fluides transportés par les dalles subductées. Avec la nouvelle modélisation de la zone de subduction, ces diamants montrent clairement que les fluides ne peuvent pas être ignorés dans l’histoire de la génération des séismes profonds, a déclaré Shirey lors de la réunion annuelle de la Seismological Society of America.
Tous les séismes profonds n’impliquent pas nécessairement de l’eau, mais la modélisation de Shirey et de ses collègues suggère que certaines dalles en subduction restent suffisamment froides pour retenir et transporter l’eau jusqu’au fond de la zone de transition. Les tremblements de terre profonds, qui se produisent à 500 ou 700 kilomètres sous la surface de la Terre, ne semblent se produire que dans les dalles capables de transporter de l’eau ou de transporter du carbonate à une profondeur suffisante pour déclencher la fonte, ont-ils découvert.
Un diamant bleu, contenant du bore, avec des inclusions sombres d’un minéral appelé ferropericlase, pesant 0,03 carats. Crédit : Evan Smith/GIA
À cette profondeur, l’eau ou les fluides carbonatés pourraient déclencher les tremblements de terre, ou les tremblements de terre pourraient déclencher la libération de fluides – ou les deux choses pourraient se produire, a déclaré Shirey.
“Je pense qu’à ce stade, c’est à la communauté sismologique d’essayer de comprendre pourquoi les fluides seraient importants”, a-t-il déclaré. “Nous savons que des fluides sont là-dessous, nous savons qu’ils se déplacent, et la pétrologie des diamants vous le dit, car ces diamants se forment toujours dans des régions du manteau où les fluides se déplacent.”
La structure de croissance interne de ces diamants “sublithosphériques” super profonds (ceux qui se forment dans le manteau à des centaines de kilomètres sous la lithosphère) indique qu’ils sont formés à partir de fluides se déplaçant dans la roche hôte, a noté Shirey. “Les diamants vous indiquent qu’il existe une relation de fissure ou de veine avec le manteau hôte. Il faut que des fluides se déplacent à travers la roche hôte dans des veines ou des fissures et s’équilibrent avec elle.”
Ces diamants ont également une chimie et des inclusions distinctives qui sont des signes révélateurs de leur origine de la plaque océanique subduite, a-t-il noté. Par exemple, de nombreux diamants sublithosphériques se distinguent par un carbone isotopiquement léger – déficient en isotope lourd du carbone (13C)- qui est associé à la matière organique et est beaucoup plus abondant dans la plaque océanique que dans le manteau environnant.
Certains diamants sublithosphériques contiennent également des inclusions métalliques enrichies en isotope lourd du fer (56Fe) et d’autres diamants sont enrichis en bore, un élément léger. Ces deux caractéristiques sont associées à la péridotite mantellique serpentinisée. La serpentinisation se produit dans les roches qui incorporent de l’eau de mer dans les zones de subduction pendant l’altération et le métamorphisme du plancher océanique.
Les inclusions dans le diamant indiquent que les roches contenant des fluides se frayent un chemin dans le manteau, et la modélisation effectuée par les chercheurs montre comment elles pourraient être transportées par des dalles froides en subduction. Au fur et à mesure que les sismologues affinent leurs estimations de l’emplacement des séismes profonds, ces emplacements peuvent être mieux mis en correspondance avec la position de ces dalles pour tester davantage ces modèles, a déclaré Shirey.
Réunion : Réunion annuelle de la Seismological Society of America 2022
