La subduction a forcé la jeune croûte océanique sous le supercontinent Pangée il y a des millions d'années. Crédit :Université de Melbourne
Notre planète s'est formée il y a environ 4,54 milliards d'années, mais il ne reste que peu d'indices de ce monde antique - juste un petit affleurement de roches dans le nord-ouest du Canada datant de 4,03 milliards d'années et de minuscules cristaux de zircon minéral de l'ouest de l'Australie qui ont environ 4,3 milliards d'années.
La grande majorité de la croûte mince sur laquelle nous vivons est considérablement plus jeune; ce manque de matériel ancien préservé est une conséquence de notre planète dynamique.
La bousculade constante des plaques tectoniques forme et détruit les roches, tandis que l'action du cycle hydrologique - pluie, rivières, glacier, océans - a tendance à éroder et à redistribuer leurs constituants.
Pendant de nombreuses décennies, cependant, les scientifiques ont émis l'hypothèse qu'il existe des zones profondes à l'intérieur de la Terre qui contiennent des matériaux intacts depuis la formation de la planète.
Ces domaines de matière primordiale sont des vestiges de l'événement ancien qui a vu la séparation du noyau de notre planète du composant de silicate qui constitue la majeure partie de la croûte et du manteau terrestres.
Maintenant, Une nouvelle recherche de l'Université de Melbourne fait la lumière sur ce puzzle à l'aide de kimberlites, une roche ignée.
Ces magmas inhabituels sont la principale source de l'une de nos matières premières les plus précieuses :les diamants. Ce sont les seuls gisements volcaniques dont nous savons qu'ils proviennent du manteau profond de la Terre et ils offrent un aperçu fascinant de la formation de notre planète.
Malgré tous nos efforts, les hypothèses sur ce qui se trouve profondément à l'intérieur de la Terre sont restées en grande partie non testées.
Nous pouvons créer des images de l'intérieur de notre planète en utilisant des techniques géophysiques impliquant la transmission d'ondes sismiques, mais c'est une tâche beaucoup plus difficile de déterminer la composition de la Terre profonde.
Les échantillons nous sont rarement présentés pour analyse, et nous n'avons pas la technologie pour forer dans le manteau terrestre pour trouver ce matériau à sa source.
Le trou le plus profond jamais foré, le forage Kola Superdeep dans le nord-ouest de la Russie, atteint un peu plus de 12 kilomètres de profondeur.
Bien que cela puisse sembler profond, c'est à peine un tiers du chemin à travers la croûte dans cette région. En réalité, nous aurions besoin de creuser plus de 500 kilomètres plus loin dans le manteau sous-jacent pour avoir une chance de trouver du matériel primordial.
Beaucoup de nos idées sur la composition de l'intérieur de la Terre proviennent en fait de météorites.
De minuscules inclusions dans les diamants, comme ce grenat, sont la preuve qu'ils se sont formés profondément dans le manteau. Crédit :Anetta Banas/Université de l'Alberta
Nous pensons qu'ils dérivent de collisions catastrophiques qui ont libéré des matériaux des profondeurs des premières planètes du système solaire qui se sont formées de la même manière que la Terre.
Cependant, il y a de rares événements éruptifs qui ramènent à la surface des matériaux des profondeurs de la Terre, comme les kimberlites.
Les éruptions kimberlitiques n'ont jamais été observées, parce que la plupart des kimberlites se sont formées il y a des millions voire des milliards d'années.
Mais nous savons par leurs textures et leur nature volatile que ces éruptions ont dû être extrêmement violentes, voyageant à travers le manteau terrestre à une vitesse extrême et échantillonnant leur environnement au fur et à mesure.
Un petit pourcentage de diamants portent de minuscules inclusions d'autres minéraux qui ne sont stables qu'à de grandes pressions, fournissant des preuves claires de leur formation qui se produit à des profondeurs allant jusqu'à 800 kilomètres.
Dans notre étude avec les chercheurs de l'Université de Melbourne, le professeur David Phillips et les docteurs Andrea Giuliani et Roland Maas, Le professeur Graham Pearson de l'Université de l'Alberta, et le Dr Geoff Nowell de l'Université de Durham, nous avons mesuré la composition des kimberlites qui ont éclaté sur une période de 2,5 milliards d'années de l'histoire de la Terre ; collecter des données et des échantillons de treize champs de kimberlite dans le monde, couvrant tous les continents à l'exception de l'Antarctique.
En utilisant des traceurs radio-isotopes sensibles, nous pouvons cartographier l'évolution de leurs sources mantelliques à travers le temps.
Nos résultats montrent que, avant il y a environ 200 millions d'années, toutes les kimberlites qui ont éclaté sur Terre provenaient probablement d'un seul réservoir primordial, formé peu de temps après la formation du noyau terrestre.
Puis, il y a environ 200 millions d'années, ce réservoir semble avoir été perturbé.
Cela était peut-être dû à une vaste zone de subduction établie le long des marges du supercontinent Pangée, le seul continent qui a précédé les sept continents que nous avons maintenant.
Ici, La collision entre les plaques tectoniques a forcé la jeune croûte océanique à descendre sous le supercontinent et à retourner dans le manteau plus profond de la Terre. Ce matériau peut avoir entraîné la contamination du réservoir primordial.
Ces observations fournissent notre meilleure preuve à ce jour de l'existence d'un premier réservoir primordial dans le manteau terrestre, un sujet de spéculation intense au cours des quatre dernières décennies.
Et cet événement majeur il y a environ 200 millions d'années pourrait bien avoir représenté un tournant important dans l'évolution géochimique de la Terre.
