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Connus sous le terme anglais de Large-Low-Shear-Velocity Province (LLSVP), les superpanaches sont des structures situées à la base du manteau terrestre, à l'interface avec le noyau. Il s'agit de zones qui se caractérisent par des vitessesvitesses de propagation des ondes S anormalement faibles. Les superpanaches ont ainsi été identifiés pour la première fois dans les années 1980, lors d'études sismologiques qui ont permis de contraindre leur extension. Ces structures, à la forme très irrégulière (elles sont souvent qualifiées de « blob »), peuvent ainsi atteindre 1 000 kilomètres d'épaisseur et s'étendre latéralement sur plusieurs milliers de kilomètres, ce qui en fait les plus grandes anomaliesanomalies structurelles jamais identifiées au sein du manteau.
Deux superpanaches qui influencent la dynamique terrestre
Il n'existe que deux superpanaches, qui se situent respectivement sous l'Afrique et sous le Pacifique. À eux seuls, ils représentent cependant environ 8 % du volumevolume du manteau terrestre. Le superpanache du Pacifique, nommé Jason, remonte d'ailleurs à seulement quelques centaines de kilomètres sous la surface. Il serait notamment à l'origine du volcanisme de point chaud d'Hawaï. Le superpanache africain, nommé Tuzo, serait quant à lui responsable des points chauds de l’océan Indien mais également du trou de gravité observé dans cette région du globe. La présence de ces superpanaches est en effet suspectée avoir une influence forte sur la dynamique convective du manteau et donc, sur le mouvementmouvement des plaques lithosphériquesplaques lithosphériques. La position aux antipodes des deux superpanaches pourrait également influencer la rotation de la Terre.
Des piles thermochimiques
Toutefois, la nature exacte et l'origine de ces structures sont encore très mal connues. Le fait qu'elles induisent une brusque diminution de la vitesse de propagation des ondes S suggère qu'il s'agit de zones présentant une composition différente du reste du manteau. Les limites des LLSVP sont en effet plutôt claires, ce qui n'est pas en accord avec l'idée qu'il s'agirait de simples anomalies de température. Bien que les LLSVP soient toutefois considérées comme étant plus chaudes et plus denses que le manteau environnant, il s'agirait donc plus d'anomalies chimiques que d'anomalies thermiques. Les superpanaches sont d'ailleurs souvent définis comme des « piles thermochimiques ». La distribution de la densité au sein des superpanaches reste cependant débattue et apparaît comme complexe, leur base semblant plus dense que les zones plus élevées.
Une origine encore débattue
De nombreuses études se sont intéressées à la question de l'origine des superpanaches, menant à la proposition de plusieurs hypothèses. L'une des hypothèses le plus souvent envisagées est que les superpanaches ont été générés par la chaleurchaleur émise par le noyau terrestrenoyau terrestre, puis nourris par des restes accumulés d'anciens slabsslabs (plaques étant entrées en subductionsubduction) ayant coulé au fond du manteau. Les restes recyclés des anciennes plaque lithosphériques seraient ainsi à l'origine de structures de forte densité et présentant de très faibles vitesses sismiques (Ultra-Low Velocity Zone, ULVZ) que l'on observe au fond du manteau, sur le pourtour des superpanaches. Ces anomalies donneraient naissance à des groupes de panaches alimentant la dynamique des LLSVP.
Une hypothèse plus récente suggère que les superpanaches pourraient être les restes de Theia, la planète qui aurait impacté la Terre il y a 4,56 milliards d'années. Cet impact titanesque aurait donné naissance à la LuneLune et pourrait expliquer la présence des LLSVP, dont la forte densité serait alors associée à un enrichissement en oxyde de ferfer. Une composition en accord avec la composition isotopique d'échantillons lunaires.
