Un diamant brut de Sierra Leone avec des inclusions minérales contenant du soufre. Crédit :Gemological Institute of America.
La longévité des continents terrestres face à une activité tectonique destructrice est une toile de fond géologique essentielle à l'émergence de la vie sur notre planète. Cette stabilité dépend du manteau sous-jacent attaché aux masses continentales. Nouvelle recherche par un groupe de géoscientifiques de Carnegie, l'Institut de gemmologie d'Amérique, et l'Université de l'Alberta démontre que les diamants peuvent être utilisés pour révéler comment une section flottante du manteau sous certains des continents est devenue suffisamment épaisse pour assurer une stabilité à long terme.
"Nous avons trouvé un moyen d'utiliser des traces de soufre provenant d'anciens volcans qui se sont frayés un chemin dans le manteau et finalement dans les diamants pour fournir des preuves d'un processus particulier de construction du continent, " a expliqué Karen Smit du Gemological Institute of America, auteur principal de l'article du groupe, qui paraît cette semaine dans Science . "Notre technique montre que l'activité géologique qui a formé le continent ouest-africain était due au mouvement tectonique des plaques de la croûte océanique s'enfonçant dans le manteau."
Les diamants peuvent être appréciés des collectionneurs de bijoux, mais ils sont vraiment le meilleur ami d'un géologue. Parce qu'ils proviennent des profondeurs de la Terre, minuscules grains minéraux piégés à l'intérieur d'un diamant, souvent considéré comme indésirable dans le commerce des pierres précieuses, peut révéler des détails sur les conditions dans lesquelles il s'est formé.
"De cette façon, les diamants agissent comme des émissaires minéralogiques des profondeurs de la Terre, " a expliqué le co-auteur de Carnegie, Steve Shirey.
Environ 150 à 200 kilomètres, 93 à 124 milles, sous la surface, des formations géologiques appelées quilles de manteau agissent comme stabilisateurs de la croûte continentale. La matière qui les compose doit s'épaissir, stabiliser, et frais sous le continent pour former un fort, flottable, quille qui est fondamentale pour préserver la masse continentale de la surface contre les forces destructrices implacables de l'activité tectonique de la Terre. Mais comment cela est accompli a été un sujet de débat dans la communauté scientifique.
"Résoudre ce mystère est la clé pour comprendre comment les continents sont arrivés à exister dans leurs incarnations actuelles et comment ils survivent sur une planète active, " expliqua Shirey. " Puisque c'est le seul tectoniquement actif, planète rocheuse que nous connaissons, comprendre la géologie de la formation de nos continents est un élément crucial pour discerner ce qui rend la Terre habitable. »
Un diamant Sierra Leone avec des inclusions minérales contenant du soufre qui peut enseigner aux scientifiques comment certains des continents de notre planète sont stabilisés. Crédit :Gemological Institute of America
Certains scientifiques pensent que les quilles du manteau se forment par un processus appelé subduction, par lequel les plaques océaniques s'enfoncent de la surface de la Terre dans ses profondeurs lorsqu'une plaque tectonique glisse sous une autre. D'autres pensent que les quilles sont créées par un processus vertical dans lequel des panaches de magma chaud s'élèvent de beaucoup plus profondément dans la Terre.
Un outil géochimique capable de détecter si la source de la composition d'une quille du manteau provenait des plaques de surface ou de la remontée de matériaux plus profonds du manteau était nécessaire pour aider à résoudre ce débat. Heureusement, les quilles de manteau ont les conditions idéales pour la formation de diamant. Cela signifie que les scientifiques peuvent révéler l'origine d'une quille de manteau en étudiant les inclusions de diamants qui s'y sont formées.
L'analyse du groupe de recherche sur les minéraux riches en soufre, appelés sulfures, dans les diamants extraits en Sierra Leone indiquent que la région a connu deux événements de subduction au cours de son histoire.
Ils ont pu faire cette détermination parce que la chimie des grains minéraux sulfurés n'est visible que dans des échantillons de la surface de la Terre il y a plus de 2,5 milliards d'années, avant que l'oxygène ne devienne si abondant dans l'atmosphère de notre planète. Cela signifie que le soufre dans ces inclusions minérales doit avoir existé autrefois à la surface de la Terre et a ensuite été attiré dans le manteau par subduction.
La comparaison de l'équipe avec les diamants du Botswana a montré des preuves similaires de création de quille par subduction. Mais la comparaison avec les diamants extraits du nord du Canada ne montre pas la même chimie du soufre, ce qui signifie que la quille du manteau dans cette région provient d'une manière qui n'incorpore pas de matériau de surface.
Les découvertes du groupe suggèrent que l'épaississement et la stabilisation de la quille du manteau sous le continent ouest-africain se sont produits lorsque cette section du manteau a été comprimée par collision avec le matériau du fond océanique en train de couler. Cette méthode d'épaississement de la quille et de stabilisation du continent n'est pas responsable de la formation de la quille sous une partie du nord du Canada. Les minéraux sulfurés à l'intérieur des diamants canadiens ne disent pas aux chercheurs comment cette quille s'est formée, seulement comment il ne l'a pas fait.
"Notre travail montre que les inclusions de sulfure dans les diamants sont un outil puissant pour étudier les processus de construction du continent, " conclut Smit.
