La lithosphère, partie externe de la Terre, est constituée de la croûte et d’une partie du manteau supérieur. Elle est subdivisée en plaques rigides, appelées plaques tectoniques ou lithosphériques. Celles-ci se déplacent sur une couche plus fluide du manteau, l’asthénosphère. La plus faible viscosité de l’asthénosphère permet aux plaques tectoniques de se déplacer sur le manteau sous-jacent, mais jusqu’à aujourd’hui l’origine de cette faible viscosité restait inconnue.
La tomographie sismique produit des images en trois dimensions de l’intérieur de la Terre en analysant des millions d’ondes sismiques enregistrées dans des stations sismologiques réparties à la surface du globe. Depuis les années 1970, les sismologues analysent ces ondes dans le but d’identifier un seul paramètre : leur vitesse de propagation. Ce paramètre varie avec la température (plus le milieu est froid, plus les ondes arrivent vite), la composition et la présence éventuelle de roches en fusion dans le milieu traversé par les ondes. Sismologues du Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement (CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) ont plutôt étudié un autre paramètre, l’atténuation des ondes, parallèlement à la variation de la vitesse de propagation des ondes. Cette analyse, qui apporte de nouvelles informations sur la température du milieu traversé par les ondes, permet de connaître la quantité de roche en fusion dans le milieu traversé par les ondes.
Leur nouveau modèle a permis, pour la première fois, de cartographier la quantité de roche en fusion sous les plaques tectoniques. Ce travail révèle qu’une faible quantité de roche en fusion (moins de 0,7% en volume) est présente dans l’asthénosphère sous les océans, non seulement là où on s’y attendait, c’est-à-dire sous les dorsales océaniques et certains volcans comme Tahiti, Hawaï ou la Réunion, mais aussi sous toutes les plaques océaniques. Le faible pourcentage de roche fondue observé est suffisant pour réduire la viscosité d’un ou deux ordres de grandeur sous les plaques tectoniques, les « découplant » ainsi du manteau sous-jacent. De plus, les sismologues lyonnais ont observé que la quantité de roche fondue est plus importante sous les plaques qui se déplacent le plus rapidement, comme la plaque Pacifique. Cela suggère que la fonte des roches favorise le déplacement des plaques et la déformation de leurs bases. Cette recherche améliore notre compréhension de la tectonique des plaques et de son fonctionnement.