Des forages sont projetés à la frontière croûte/manteau.

L’atmosphère et la surface terrestre sont accessibles directement à l’observation. Mais l’intérieur de notre planète l’est beaucoup moins !

Les investigations dans les structures internes de la Terre se font donc par des mesures indirectes, particulièrement par la sismologie.

En étudiant la vitesse et les chemins empruntés par les ondes lors de séismes, les sismologues ont conclu que la terre est constituée de couches concentriques : cœur, manteau et croûte.

Coupe dans la Terre et l'atmosphère : 1.Croûte - 2. Moho - 3. Manteau supérieur - 4.Zone de faible vitesse - 5. Manteau inférieur - 6.couche D - 7.Coeur externe - 8.Frontière liquide solide - 9.Coeut interne

A.Troposphère - B.Stratosphère - C.Mésosphère - D.Thermosphère - E.Exosphère

Doc. Earth-crust-cutaway-japanese.svg: Washiucho / Wilimedia

En 1909, Andrija Mohoroviči, un sismologue Croate (photo), a identifié une brutale augmentation de vitesse des ondes de compression, qui marque la frontière entre la croûte et le manteau terrestre. Cette discontinuité sismique a été appelée discontinuité de Mohoroviči, plus simplement Moho.

 Le Moho est présent sous les continents et les océans, à des profondeurs variant de 35 km sous les premiers à 6 km sous les seconds.

Les scientifiques suspectent que la cause de ce changement de vitesse des ondes reflète un passage du basalte au-dessus du Moho, vers la péridotite, riche en olivine, sous le Moho.

Des forages destinés à vérifier cette hypothèse ont été tentés en mer, où le Moho se trouve à une profondeur plus accessible. Au niveau des dorsales océaniques, le plancher marin est moins profond, mais la croûte nouvellement formée à proximité des dorsales reste chaud, un inconvénient majeur pour les équipements de forage… reste donc à trouver un endroit où le Moho est suffisamment froid pour forer, mais pas trop profond.

En 1961, une tentative est faite au large du Mexique, avec une pénétration faible de 183 m. Dans les années suivantes, quatre forages vont aller jusqu’à plus de 1.000 mètres dans la croûte océanique, et jusqu’à 2.100 mètres au large de l’Equateur.

Le navire de forage scientifique Japonais Chikyu, contribution à l’IODP – Integrated Ocean Drilling Program- va être utilisé pour forer dans le manteau au travers du Moho, après des essais dépassant cette profondeur en septembre 2012.

                             Deep sea drilling vessel CHIKYU - photo jamstec.go.jp

Trois sites de forages anciens sont ainsi en compétition : le Mexique (foré en 1961) un site au large du Nicaragua déjà utilisé, et le North Arch des îles Hawaii, au nord de Maui (projet abandonné en 1960) … à condition que les fonds alloués suivent, ce qui reste problématique compte tenu de la conjoncture !

L'archipel volcanique Hawaiien et les champs volcaniques North Arch et South Arch - carte MBARI 2201

Le site de North Arch / Hawaii est intéressant à plus d’un titre :

Le poids énorme des volcans hawaiien sur la croûte océanique fait s’enfoncer la lithosphère. Les îles sont entourée d’un fossé profond de 5500 mètres, l’Hawaiian Through, et d’un rehaussement à distance … il se conçoit comme une plaque de contreplaqué posée sur deux tréteaux réagit quand on monte entre ceux-ci : les bords de la plaque de contreplaqué se relèvent plus haut que les tréteaux.

               Hawaii - subsidence de la croûte sous-jacente et rehaussement des Arch nord et sud

                                          Doc. Moore 1987 / Oregonstate Univ.

De grandes étendues basaltiques, trouvées sur le North et le South Arch, sont intriguantes tant par leur position éloignée du point chaud hawaiien que par leur énorme volumes de lave très fluide. Sur North Arch, les coulées s’étendent sur 100 km de part et d’autre de l’axe de l’arc. Les laves sont vésiculées, à cause du dégazage de CO₂, et ressemblent géochimiquement aux "laves des stades de renaissance" de Kaui et Oahu, générés par fusion partielle de magmas accumulés à la base de la lithosphère, ou près de celle-ci dans une structure créée par un bombement lithosphérique.

Sources :

- Hawaii 24/7 - Volcano watch : after 50 years, a renewed effort to drill to the Moho 

- JAMSTEC - Center for deep earth exploration - Deep sea drilling vessel Chikyu.

- MBARI - Monterey Bay Aquarium research inst. - Hawaiian flexural arch