Des serpentinites en profondeur entre la plaque européenne et la plaque adriatique

Alternance de calcschistes reposant sur les serpentinites (roches sombres) dans lesquelles est intrusif un corps gabbroïque plus clair © Stephane Schwartz (ISterre)
La dynamique de la subduction continentale est essentiellement contrôlée par la rhéologie des roches du complexe de subduction, à l’interface entre les deux lithosphères. Les serpentinites y jouent un rôle primordial en raison de leur viscosité effective, inférieure de plusieurs ordres de grandeur à celle des roches mantelliques sèches. Ces serpentinites sont présentes en abondance à l’affleurement dans les zones internes des Alpes occidentales, autour des massifs de ultra-haute pression (massifs de Dora Maira, du Grand Paradis et du Mont Rose) formant le chenal de subduction.

Pour la première fois, la tomographie sismique de Zhao et al. (2020) détecte la présence de serpentinites en profondeur entre la plaque européenne et la plaque adriatique, sous ces massifs. Elles apparaissent sous forme d’anomalies de vitesses d’ondes S étonnamment lentes (Vs<3.7 km/s) entre 40 et 70 km de profondeur dans le chenal de subduction (a-b-c sur la figure) entre les deux manteaux lithosphériques européen et adriatique (Vs>4.1 km/s, en bleu sur la figure). L’épaisseur ( 20 km) du chenal de subduction fossile suggère qu’il est constitué de l’empilement d’écailles de serpentinites formées au fond de l’océan alpin d’une part et dans le coin mantellique par déshydratation de la lithosphère océanique subduite d’autre part.

Cette première image sismique d’un chenal de subduction fossile preservé est issue d’une inversion bayésienne transdimensionnelle, sans contrainte a priori, de données de dispersion d’ondes de surface issues de corrélations de bruit ambiant.

Coupe OSO-ENE à travers les Alpes sud-occidentales dans le modèle de vitesse d’onde S de Zhao et al. (2020). Les couleurs chaudes (rouge-jaune) correspondent plutôt à des vitesses crustales et les couleurs froides (bleu) à des vitesses mantelliques. Le chenal de subduction entre manteau européen et manteau adriatique (a-b-c) est marqué par des vitesses inférieures à 3.7 km/s caractéristiques de serpentinites aux profondeurs de 50-70 km. Br : Briançonnais ; DM : Dora Maira ; FPF : Front Pennique ; La : Lanzo ; SL : Schistes lustrés ; Vi : Viso.
Référence

Evidence for a serpentinized plate interface favouring continental subduction. Zhao, L., Malusà, M.G., Yuan, H. et al. Nat Commun 11, 2171 (2020).
DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-020-15904-7

Contact scientifique local

– Anne Paul | ISTerre / OSUG

Article initialement publié par l’INSU.

Mis à jour le 16 juin 2020