Des scientifiques ont découvert que l'un des événements volcaniques les plus extrêmes de la Terre n'a pas seulement construit un immense plateau sous-marin. Il a également offert à la plaque océanique située en dessous un relooking chimique complet. Une équipe de recherche dirigée par le maître de conférences Azusa Shito de l'Université des sciences d'Okayama, en collaboration avec le professeur associé Akira Ishikawa de l'Institut des sciences de Tokyo et la professeure Masako Yoshikawa de l'Université d'Hiroshima, a utilisé des ondes sismiques pour sonder les profondeurs du plateau d'Ontong Java (OJP). Leurs résultats, publiés dans Geophysical Research Letters, suggèrent que d'énormes volumes de magma ont traversé la plaque existante, créant des réseaux d'intrusions verticales et transformant chimiquement la roche environnante.

La plaque océanique sous l'OJP n'a pas la structure relativement simple attendue d'une plaque océanique typique. Au lieu de cela, les chercheurs ont trouvé des preuves d'un intérieur composite composé de couches horizontales traversées par des essaims de voies magmatiques verticales appelés dykes. Ceux-ci se forment lorsque la roche en fusion se fraye un chemin à travers les fissures et refroidit à l'intérieur. De grands groupes de ces intrusions, appelés essaims de dykes, préservent un enregistrement d'une activité volcanique intense longtemps après la solidification du magma. L'équipe a également détecté des vitesses d'ondes sismiques anormalement basses dans la plaque, suggérant que le magma montant des profondeurs de la Terre n'a pas seulement traversé - il a probablement modifié la composition chimique de la plaque également.

L'OJP se trouve sous l'océan Pacifique occidental et est le plus grand plateau océanique du monde, formé il y a environ 110 à 120 millions d'années lors de la plus grande éruption volcanique de l'histoire de la Terre. Les scientifiques ont proposé que l'éruption a libéré suffisamment de chaleur, de gaz et de matériaux volcaniques pour perturber gravement l'environnement mondial, contribuant peut-être à des extinctions massives en modifiant la chimie des océans, le climat et les niveaux d'oxygène. Des recherches récentes indiquent que l'événement pourrait avoir été provoqué par un panache thermochimique s'élevant des profondeurs du manteau - une colonne de matériau anormalement chaud qui diffère chimiquement du manteau environnant et peut transporter de la croûte océanique ancienne recyclée. Mais jusqu'à présent, les scientifiques n'ont pas entièrement compris comment ce magma affecte une plaque océanique existante.

Pour examiner la plaque sous l'OJP, les chercheurs ont étudié des signaux sismiques haute fréquence appelés ondes Po et So, enregistrés par des sismomètres de fond océanique autour du plateau et des instruments sur les îles voisines. Dans des conditions typiques, ces ondes traversent les plaques océaniques et se dispersent à plusieurs reprises à travers des structures stratifiées, leur permettant de parcourir plusieurs milliers de kilomètres. Mais les ondes enregistrées près de l'OJP se sont comportées de manière inhabituelle : les ondes Po se sont déplacées efficacement, tandis que les ondes So se sont considérablement affaiblies. Cet indice a conduit les scientifiques à utiliser la modélisation des formes d'ondes sismiques, qui a indiqué que la plaque contient des structures stratifiées (laminage horizontal) entrecoupées d'essaims de dykes (intrusion verticale). La stratification horizontale permet à certaines ondes de parcourir de longues distances, tandis que les intrusions verticales perturbent et affaiblissent les autres.

L'équipe a également constaté que les ondes Po et So se déplaçaient significativement plus lentement sous le plateau - un signe que les roches sont plus chaudes, moins rigides, fracturées ou chimiquement différentes du matériau typique du manteau. Ils ont conclu que la structure seule ne pouvait pas expliquer les faibles vitesses, et proposent que le magma d'un panache thermochimique a traversé la plaque, créé les essaims de dykes, puis a réagi avec la roche du manteau environnante, provoquant une modification chimique connue sous le nom de refertilisation. Cela se produit lorsque le magma restitue des composants chimiques à la roche du manteau qui les avait précédemment perdus lors d'une fusion partielle. Le manteau est principalement composé de péridotite ; lorsqu'une partie fond, certains éléments sont retirés, et le magma ultérieur peut les restituer, modifiant la teneur en minéraux et les propriétés physiques de la roche.

Les résultats suggèrent que les événements volcaniques massifs peuvent faire plus que recouvrir le fond marin de lave - ils peuvent fracturer une plaque océanique, former des réseaux de dykes étendus et altérer la chimie de la plaque.