Continuant à la troisième séance, nous avons montré comment on explique l’étalement à 660 km par la présence d’une transition de phase cristalline dans le minéral principal du manteau supérieur, l’olivine, à cette profondeur. Cette transition de phase à pente de Clapeyron négative freine en effet la pénétration des plaques dans le manteau plus profond. Par contre, on n’a pas d’explication bien établie jusqu’à présent pour l’étalement de ces plaques à 1 000 km de profondeur.
Les progrès dans la résolution des images ont permis, depuis une quinzaine d’années, de combiner quantitativement les images tomographiques des morceaux de plaques tectoniques identifiés comme tels dans le manteau profond (par leurs modules de compression et de cisaillement indiquant une température inférieure à la moyenne) avec les reconstructions géologiques des positions des plaques. L’objectif était de prolonger dans le passé l’histoire de la subduction, en montrant en particulier que les plaques arrivées actuellement au fond du manteau datent d’environ 300 Ma, ce qui renseigne sur la vitesse moyenne de l’écoulement de matière dans le manteau profond.
L’approximation de fréquence infinie sous-jacente à la théorie des rais est une bonne approximation pour le parcours des ondes dans les parties froides du manteau (ou les vitesses de propagation locales sont plus rapides que dans les régions avoisinantes). Par contre, cette approximation, qui repose sur la mesure du temps d’arrivée du tout début de l’onde, empêche de « voir » les régions plus chaudes. Dans cette troisième séance, nous avons ainsi introduit les progrès théoriques dans l’interprétation des temps de parcours des ondes télésismiques, avec l’introduction de noyaux de sensibilité « de fréquence finie », qui ont permis d’obtenir les premières images fiables des panaches mantelliques chauds, qui remontent des profondeurs du manteau et dont l’expression de surface est un volcan de « point chaud », comme celui de Hawaï, situé en milieu de plaque tectonique. Ces images, fondées seulement sur un petit nombre de types d’ondes sismiques (principalement les « ondes P ») ne permettent cependant pas à elles seules d’obtenir une bonne résolution de ces panaches, à cause de l’absence d’illumination de la structure profonde sous les océans.
