Notre planète se compose de trois parties principales (géosphères). Le noyau est situé au centre, un manteau dense et visqueux s'étend au-dessus et la croûte plutôt mince est la couche la plus élevée du corps solide de la Terre. La frontière entre la croûte et le manteau s'appelle la surface mohorovichique. La profondeur de son apparition n'est pas la même dans différentes régions: sous la croûte continentale, elle peut atteindre 70 km, sous l'océanique - seulement environ 10. Quelle est cette frontière, que savons-nous à son sujet et que ne savons-nous pas, mais on peut supposer ?
Commençons par l'historique du problème.
Ouverture
Le début du XXe siècle est marqué par le développement de la sismologie scientifique. Une série de puissants tremblements de terre aux conséquences dévastatrices a contribué à l'étude systématique de ce formidable phénomène naturel. Le catalogage et la cartographie des sources des tremblements de terre enregistrés de manière instrumentale ont commencé, et les caractéristiques des ondes sismiques ont commencé à être activement étudiées. La vitesse de leur propagation dépend de la densité et de l'élasticitél'environnement, ce qui permet d'obtenir des informations sur les propriétés des roches dans les entrailles de la planète.
Les ouvertures ne se sont pas fait attendre. En 1909, le géophysicien yougoslave (croate) Andrija Mohorovichic a traité des données sur un tremblement de terre en Croatie. Il a été constaté que les sismogrammes de ces tremblements de terre peu profonds, obtenus à des stations éloignées de l'épicentre, transportent deux (voire plus) signaux d'un tremblement de terre - direct et réfracté. Cette dernière a témoigné d'une augmentation brutale (de 6,7-7,4 à 7,9-8,2 km/s pour les ondes longitudinales) de la vitesse. Le scientifique a associé ce phénomène à la présence d'une certaine limite séparant les couches du sous-sol de densités différentes: le manteau situé plus profondément, contenant des roches denses, et la croûte - la couche supérieure, composée de roches plus légères.
En l'honneur du découvreur, l'interface entre la croûte et le manteau porte son nom et est connue sous le nom de frontière Mohorovichic (ou simplement Moho) depuis plus de cent ans.
La densité des roches séparées par le Moho change également brusquement - de 2,8-2,9 à 3,2-3,3 g/cm3. Il ne fait aucun doute que ces différences indiquent des compositions chimiques différentes.
Cependant, les tentatives d'accéder directement au fond de la croûte terrestre ont jusqu'à présent échoué.
Mohole Project - Commencer à travers l'océan
La première tentative d'atteindre le manteau a été faite par les États-Unis en 1961-1966. Le projet a été nommé Mohole - des mots Moho et trou "trou, trou". Il était censé atteindre l'objectif en forant le fond de l'océan,produit à partir d'une plate-forme flottante de test.
Le projet a rencontré de sérieuses difficultés, les fonds ont été dépassés et après l'achèvement de la première phase des travaux, Mohol a été fermé. Résultats de l'expérience: cinq puits ont été forés, des échantillons de roche ont été obtenus à partir de la couche de bas alte de la croûte océanique. Nous avons pu forer dans le fond à 183 m.
Kola Superdeep – forez à travers le continent
À ce jour, son record n'a pas été battu. La recherche la plus profonde et le puits vertical le plus profond ont été posés en 1970, les travaux y ont été effectués par intermittence jusqu'en 1991. Le projet comportait de nombreuses tâches scientifiques et techniques, dont certaines ont été résolues avec succès, des échantillons uniques de roches de la croûte continentale ont été extraits (la longueur totale des carottes était supérieure à 4 km). De plus, pendant le forage, un certain nombre de nouvelles données inattendues ont été obtenues.
Clarifier la nature de Moho et établir la composition des couches supérieures du manteau faisaient partie des tâches du Kola Superdeep, mais le puits n'a pas atteint le manteau. Le forage s'est arrêté à une profondeur de 12 262 m et n'a pas repris.
Les projets modernes sont toujours de l'autre côté de l'océan
Malgré les défis supplémentaires du forage en haute mer, les programmes actuels prévoient d'atteindre la frontière de Moho à travers le fond de l'océan, car la croûte terrestre est beaucoup plus fine ici.
Actuellement, aucun pays ne peut réaliser à lui seul un projet d'une telle envergure qu'un forage ultra-profond pour atteindre le toit du manteau. Depuis 2013 dans le cadre du Programme InternationalL'IODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) met en œuvre le projet Mohole to Mantle. Parmi ses objectifs scientifiques figure l'obtention d'échantillons de matière du manteau en forant un puits ultra-profond dans l'océan Pacifique. L'outil principal de ce projet est le navire de forage japonais "Tikyu" - "Earth", capable de fournir une profondeur de forage allant jusqu'à 10 km.
Nous ne pouvons qu'attendre, et si tout se passe bien, en 2020, la science aura enfin un morceau du manteau extrait du manteau lui-même.
La télédétection clarifiera les propriétés de la limite de Mohorovicic
Puisqu'il est encore impossible d'étudier directement le sous-sol à des profondeurs correspondant à l'occurrence de la section croûte-manteau, les idées à leur sujet sont basées sur des données obtenues par des méthodes géophysiques et géochimiques. La géophysique offre aux chercheurs des sondages sismiques profonds, des sondages magnétotelluriques profonds, des études gravimétriques. Les méthodes géochimiques permettent d'étudier des fragments de roches du manteau - des xénolithes ramenés à la surface et des roches pénétrées dans la croûte terrestre au cours de divers processus.
Ainsi, il a été établi que la frontière mohorovichique sépare deux milieux de densité et de conductivité électrique différentes. Il est généralement admis que cette caractéristique reflète la nature chimique de Moho.
Au-dessus de l'interface, on trouve des roches relativement légères de la croûte inférieure, qui ont pour principalcomposition (gabbroïdes), - cette couche est classiquement appelée "bas alte". Au-dessous de la limite se trouvent des roches du manteau supérieur - des péridotites et des dunites ultramafiques, et dans certaines zones sous les continents - des éclogites - des roches mafiques profondément métamorphisées, peut-être des reliques de l'ancien fond océanique, introduites dans le manteau. Il existe une hypothèse selon laquelle, dans de tels endroits, Moho est la limite de la transition de phase d'une substance de même composition chimique.
Une caractéristique intéressante de Moho est que la forme de la frontière est liée au relief de la surface de la terre, le reflétant: sous les dépressions, la frontière est surélevée et sous les chaînes de montagnes, elle se courbe plus profondément. Par conséquent, l'équilibre isostatique de la croûte se réalise ici, comme immergé dans le manteau supérieur (pour plus de clarté, rappelons un iceberg flottant dans l'eau). La gravité terrestre « vote » également pour cette conclusion: la frontière mohorovichique est désormais cartographiée globalement en profondeur grâce aux résultats des observations gravimétriques du satellite européen GOCE.
On sait maintenant que la frontière est mobile, elle peut même s'effondrer lors de grands processus tectoniques. À un certain niveau de pression et de température, il se forme à nouveau, ce qui indique la stabilité de ce phénomène de l'intérieur de la terre.
Pourquoi est-ce nécessaire
L'intérêt des scientifiques pour Moho n'est pas accidentel. Outre la grande importance pour la science fondamentale, il est très important de clarifier cette question pour les domaines de connaissances appliquées, tels que les processus naturels dangereux de nature géologique. L'interaction de la matière des deux côtés de la section croûte-manteau, la vie complexe du manteau lui-même, ont une influence décisive sur tout ce qui se passe à la surface de notre planète - tremblements de terre, tsunamis, diverses manifestations du volcanisme. Et mieux les comprendre signifie prédire avec plus de précision.
