Ces minuscules cristaux sont des « capsules temporelles » des premières plaques tectoniques de la Terre
De minuscules cristaux de zircon datés de 3,8 milliards d’années contiennent les preuves géochimiques les plus anciennes de l’activité tectonique des plaques sur Terre.
Un grand cristal de zircon noyé dans de la calcite. (Rob Lavinsky/iRocks.com/Wikimedia Commons/CC BY-SA-3.0)
Les isotopes et les éléments traces conservés dans les cristaux montrent qu’ils se sont formés dans des conditions de subduction – lorsque le bord d’une plaque tectonique glisse sous le bord de la plaque adjacente, créant ainsi des conditions spécifiques. Cela fournit de nouvelles contraintes sur la date d’apparition de la tectonique des plaques sur Terre.
Comme la tectonique des plaques a joué un rôle clé dans la création des conditions nécessaires à la vie sur Terre, en modifiant la composition des océans et de l’atmosphère, il est important de comprendre quand et comment elle est apparue pour comprendre comment nous sommes arrivés ici et ce qui rend une planète habitable.
Comprendre la géologie de la Terre primitive est un véritable défi. La croûte de notre monde a été très dynamique au cours de ses 4,6 milliards d’années d’histoire, et la seule trace directe de l’éon Hadéen – entre 4,6 et 4 milliards d’années – se trouve dans des cristaux de zircon.
Ces cristaux semblent survivre aux ravages du temps, mais rarement : seuls 12 endroits sur Terre ont livré ces grains anciens, trois ou moins dans la plupart des endroits.
Récemment, cependant, une équipe de géologues a mis au jour un étonnant trésor. Une série chronologique de 33 cristaux de zircon microscopiques, datant de 4,15 à 3,3 milliards d’années, a été découverte dans un ancien bloc de croûte terrestre situé dans la ceinture de roches vertes de Barberton, en Afrique du Sud.
Cette série a fourni une occasion rare de sonder les conditions changeantes de la Terre primitive, de l’Hadéen à l’ère de l’Éoarchéen, qui s’est déroulée il y a 4 à 3,6 milliards d’années.
Les cristaux minéraux peuvent agir comme une sorte de capsule temporelle qui contient des informations sur les conditions dans lesquelles ils se sont formés, et les cristaux de zircon en particulier peuvent être extrêmement précieux à cette fin scientifique. Les isotopes du métal hafnium et les oligo-éléments trouvés dans le zircon peuvent être utilisés pour faire des déductions sur les roches à partir desquelles ils ont cristallisé.
Une équipe de scientifiques dirigée par la géologue Nadja Drabon de l’université de Harvard a étudié les zircons de la ceinture de roches vertes afin de reconstituer une chronologie des conditions dans lesquelles ils se sont formés. Ils ont découvert qu’à partir d’environ 3,8 milliards d’années, les cristaux présentaient des signatures d’hafnium et d’oligo-éléments similaires à celles des roches modernes formées dans les zones de subduction – aux bords des plaques tectoniques.
Cela suggère que la tectonique des plaques était active au moment de la formation de ces cristaux, ont déclaré les chercheurs.
“Quand je parle de tectonique des plaques, je fais spécifiquement référence à la mise en place d’un arc, quand une plaque passe sous une autre et que vous avez tout ce volcanisme – pensez aux Andes, par exemple, et au cercle de feu“, a déclaré Drabon.
“À 3,8 milliards d’années [il y a], il y a un changement spectaculaire où la croûte est déstabilisée, nous avons de nouvelles roches qui se forment et nous voyons des signatures géochimiques de plus en plus similaires à ce que nous voyons dans la tectonique des plaques moderne.”
Il est fascinant de constater que les cristaux de zircon plus anciens que cette limite de 3,8 milliards d’années n’ont pas été formés dans une zone de subduction, mais qu’ils ont probablement cristallisé dans un “protocruste” de l’Hadéen, formé à partir de matériaux mantelliques refondus, avant que le manteau ne soit appauvri en éléments basaltiques par les processus tectoniques.
L’équipe a ensuite comparé ses résultats à des cristaux de zircon datant de la même époque et provenant du monde entier, afin de s’assurer qu’il ne s’agissait pas d’un phénomène localisé. Ces autres zircons présentaient des transitions similaires.
Il est difficile de savoir exactement si ces minuscules grains indiquent tous l’évolution de notre monde vers la tectonique des plaques, mais les résultats suggèrent sans aucun doute qu’un changement global s’est produit.
“Nous voyons des preuves d’un changement important sur la Terre il y a environ 3,8 à 3,6 milliards d’années et l’évolution vers la tectonique des plaques est une possibilité évidente”, a déclaré Drabon.
“L’évolution vers la tectonique des plaques est une possibilité évidente”, a déclaré M. Drabon. “Les données dont nous disposons pour les premiers temps de la Terre sont vraiment limitées, mais le fait de voir une transition similaire dans tant d’endroits différents rend vraiment possible un changement global des processus crustaux. Une sorte de réorganisation était en cours sur la Terre.”
Ces recherches ont été publiées dans AGU Advances.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
