Quelle est la composition chimique de l'intérieur de la Terre ? Parce qu'il est impossible de forer à plus d'une dizaine de kilomètres de profondeur dans la Terre, les roches volcaniques formées par la fonte de l'intérieur profond de la Terre fournissent souvent de telles informations. Des géochimistes des universités de Münster (Allemagne) et d'Amsterdam (Pays-Bas) ont étudié les roches volcaniques qui constituent l'archipel portugais des Açores. Leur objectif :recueillir de nouvelles informations sur l'évolution de la composition du manteau terrestre, qui est la couche approximativement entre 30 et 2, 900 kilomètres de profondeur à l'intérieur de la Terre. En utilisant des techniques analytiques sophistiquées, ils ont découvert que la composition du manteau sous les Açores est différente de ce que l'on pensait auparavant, ce qui suggère que de grandes parties de celui-ci contiennent étonnamment peu d'éléments dits incompatibles. Ce sont des éléments chimiques qui, en raison de la fonte constante du manteau terrestre, s'accumuler dans la croûte terrestre, qui est la couche solide la plus externe de la Terre.

Les chercheurs concluent que, sur l'histoire de la Terre, une plus grande quantité de manteau terrestre a fondu - et a finalement formé la croûte terrestre - qu'on ne le pensait auparavant. "Pour maintenir le budget matériel entre le manteau et la croûte terrestre, les flux de masse entre la surface et l'intérieur de la Terre doivent avoir fonctionné à un rythme plus élevé, " déclare le professeur Andreas Stracke de l'Université de Münster, qui dirige l'étude.

Comme le matériau sous les Açores s'élève de très loin dans le manteau terrestre - et est de manière inattendue similaire à la majeure partie de sa partie supérieure - la composition de l'ensemble du manteau terrestre peut différer de la pensée actuelle. « Nos résultats ont ouvert une nouvelle perspective, " dit Andreas Stracke, "parce que nous devrons maintenant réévaluer la composition de la plus grande partie de la Terre - après tout, Le manteau terrestre représente plus de 80% du volume de la Terre." L'étude a été publiée dans la revue Géosciences de la nature .

Contexte et méthode

Dans leur étude, les géochimistes ont examiné le minéral olivine et ses inclusions fondues, c'est-à-dire du magma encapsulé lors de la cristallisation de l'olivine avant l'éruption des laves. Les chercheurs ont isolé ces inclusions fondues, quelques micromètres seulement, les dissout chimiquement et sépare certains éléments chimiques. Ces éléments sont altérés par la désintégration radioactive au cours de leur vie et de leur ascension depuis l'intérieur de la Terre, parcourant des milliers de kilomètres pendant des centaines voire des milliers de millions d'années.

Les chercheurs ont analysé la composition isotopique des masses fondues avec des spectromètres de masse très sensibles. De telles méthodes permettent de mesurer l'abondance relative des différents atomes dans un élément, ce qu'on appelle les isotopes. "En raison de la grande efficacité de nos mesures, nous avons pu analyser la composition isotopique d'un milliardième de gramme de l'élément, " déclare le co-auteur, le Dr Felix Genske de l'Institut de Minéralogie de l'Université de Münster, qui a effectué la plupart des travaux d'analyse. De cette façon, les chercheurs ont obtenu indirectement des informations sur la composition de la matière du manteau terrestre :les analyses isotopiques ont montré qu'il contient beaucoup moins d'éléments de terres rares comme le samarium et le néodyme, mais aussi d'éléments chimiquement similaires comme le thorium et l'uranium.

« Sur la base de données géochimiques similaires dans des roches volcaniques de différentes régions, par exemple. Hawaii, d'autres parties du manteau terrestre peuvent également contenir une proportion plus élevée de matières fortement appauvries en éléments incompatibles, " dit Andreas Stracke. Les chercheurs supposent que ce déficit global peut être compensé par un taux plus élevé de recyclage de la croûte terrestre incompatible riche en éléments dans le manteau terrestre. Avec leurs études continues, les chercheurs veulent confirmer leur hypothèse de travail en étudiant des échantillons d'autres volcans îles à travers le monde.