Composition chimique du manteau profond – méthodes d'investigation et défis. Transition de spin, changements de phase.
Dans la continuité du cours 3, nous avons présenté les différentes étapes dans l’étude de la transformation Pv → pPv dans la pérovskite magnésique depuis sa découverte en 2004 jusqu’aux résultats les plus récents. Les controverses actuelles se concentrent autour des effets de composition non-homogène (ajout d’aluminium et de fer) sur la pente de Clapeyron de la transition (et donc sa position dans le manteau ou le noyau), et sur l’épaisseur de cette transition. Les derniers travaux de physique des matériaux considèrent des compositions minéralogiques plus réalistes, telles le modèle de pyrolite, ou celui des basaltes des rides médio-océaniques (MORB). Il semblerait que pour que cette transition soit observée aux profondeurs du manteau, une composition proche de celle issue des zones de subduction (MORB et harzburgite) soit nécessaire, mais de grandes incertitudes subsistent encore sur les résultats expérimentaux.
Dans la deuxième partie de cette leçon, nous avons abordé la question de l’observation d’anisotropie sismique à la base du manteau et de son interprétation. Après une introduction brève de la notion d’anisotropie sismique et de son interprétation (anisotropie intrinsèque et extrinsèque ; anisotropie radiale et azimutale), nous avons montré quelques exemples d’observation dans le manteau supérieur, où ce phénomène peut être aisément compris dans le cadre de la dynamique associée à la tectonique des plaques. Nous avons introduit la notion de biréfringence des ondes de volume, et son observation aussi bien dans le manteau supérieur quedans la zone Dʺ à la base du manteau, où l’on détecte principalement la composante d’anisotropie radiale à l’aide des mesures de biréfringence des ondes S diffractées sur la CMB. La distribution à grande échelle de l’anisotropie radiale semble corrélée avec celle des vitesses sismiques. L’interprétation est rendue difficile par le peu de connaissances sur le régime de déformation dominant aux pressions et températures correspondantes. Sachant que la post-pérovskite semble être beaucoup plus anisotrope que la pérovskite, plusieurs groupes se livrent actuellement à des exercices de calcul d’anisotropie sismique en fonction de la structure cristalline des composants principaux de la zone Dʺ, des systèmes de glissement associés et du champ de déformation qui résulte de la dynamique du manteau.
