De nouvelles recherches de l'Université Curtin sur la façon dont les roches fondent dans la couche du manteau terrestre ont découvert de nouvelles propriétés du spinelle cristallin clé, suggérant que des études antérieures qui l'ont utilisé pour étudier la fonte du manteau et la tectonique pourraient devoir être revues.

Publié par Communication Nature , la recherche menée par Curtin Ph.D. étudiant M. Hamed Gamal El Dien, du Earth Dynamics Research Group de la Curtin's School of Earth and Planetary Sciences, a démontré que le spinelle cristallin, couramment utilisé par les scientifiques pour définir les processus de fusion dans le manteau, pourraient être modifiés de manières inconnues auparavant, d'où la nécessité de réévaluer les recherches géologiques antérieures dans ce domaine.

« Bien que ces résultats remettent en question de nombreux résultats de recherches antérieures, ils offrent également de nombreuses applications futures, ouvrant la porte à une nouvelle tendance scientifique dans l'étude de l'évolution du manteau profond à travers l'histoire de la Terre, ", a déclaré M. Gamal El Dien.

Le manteau terrestre est la couche intermédiaire de notre planète, et est aussi le plus grand, étant d'environ 2900 kilomètres d'épaisseur et représentant environ 84 pour cent du volume de la Terre. Les chercheurs pensent que cette couche s'est formée au cours des premiers stades de la différenciation planétaire, lorsque des métaux plus denses comme le fer et le nickel ont coulé pour former le noyau de la Terre, et des matériaux plus légers sont montés vers la surface de la Terre pour créer la croûte, laissant derrière nous ce que nous appelons le manteau.

"Le manteau garde de nombreux secrets sur l'évolution de la Terre au cours des quatre derniers milliards d'années, y compris ce qui motive la tectonique des plaques telle que nous la connaissons. Cependant, nous avons besoin de « messagers des profondeurs » pour nous permettre de puiser dans ces secrets, et le spinelle fait exactement cela, ", a déclaré M. Gamal El Dien.

"Le spinelle est un cristal que l'on trouve couramment dans la péridotite de la roche du manteau, et contrairement à d'autres minéraux rocheux courants, on pensait qu'il était très résistant à l'altération chimique au cours des divers processus et événements géologiques qui peuvent affecter les roches du manteau après leur première cristallisation. A cause de cette croyance, le spinelle a été utilisé comme un type de référence ou de « messager du passé » lors de l'évaluation des événements géologiques qui se produisent dans la couche du manteau, car on croyait qu'il préservait parfaitement sa composition chimique d'origine.

"Au contraire, nos recherches ont découvert que le spinelle peut être, et la plupart l'ont été, affecté, par des processus géologiques après sa formation, y compris les changements de température et de pression au cours de processus métamorphiques complexes, ce qui peut avoir un impact sur les résultats des recherches précédentes. »

Co-auteur de la recherche et chef de projet John Curtin Distinguished Professor et Australian Laureate Fellow Professor Zheng-Xiang Li, également de la Curtin's School of Earth and Planetary Sciences, ont déclaré que leurs nouvelles découvertes suggéraient que les chercheurs devaient réévaluer la composition du spinelle, notant en particulier les changements de composition potentiels au sein du minéral qui ont pu se produire tout au long de l'histoire géologique de la Terre.

"Les découvertes et théories scientifiques précédentes supposaient l'homogénéité et la composition primaire du spinelle, mais notre recherche remet en question ces hypothèses, " dit le professeur Li.

"Étonnamment, maintenant que nous le savons, nous pouvons utiliser la composition de spinelle comme traceur pour découvrir de nouveaux, secrets précédemment débloqués du manteau terrestre, nous permettant d'en découvrir encore plus sur notre planète.

"Par exemple, nos travaux ont démontré que le spinelle est un bon minéral porteur pour les éléments mobiles fluides et volatils, et a la capacité de ramener ces fluides et substances volatiles vers le manteau profond, comme ce qui se passe pendant les processus de subduction des plaques océaniques où l'ancien fond marin est « aspiré » dans le manteau terrestre.

"Essentiellement, nos découvertes ont le potentiel de conduire au développement d'une nouvelle façon de déchiffrer le recyclage chimique du manteau profond en analysant les isotopes non traditionnels, comme le lithium, zinc, titane et nickel, présent dans le spinelle."

Les chercheurs ont utilisé la sonde atomique géoscientifique à l'échelle nanométrique du centre de recherche John de Laeter de l'Université Curtin pour terminer leur enquête sur l'hétérogénéité chimique du spinelle.