Les roches à la surface de la Terre moderne sont généralement divisées en deux types :felsiques et mafiques. Les roches felsiques sont généralement de densité relativement faible - pour une roche - et de couleur claire car elles sont constituées de minéraux blanchâtres riches en silicium et en aluminium. Half Dome en Californie est fait de granit qui est une roche felsique. Roches mafiques, en revanche, sont relativement denses et de couleur foncée car ils contiennent des minéraux riches en fer et en magnésium; La Chaussée des Géants en Irlande du Nord est faite de basalte, qui est une roche mafique.

La différence de densité entre les roches felsiques et mafiques signifie que les roches felsiques sont plus flottantes, et donc s'asseoir à des altitudes plus élevées au-dessus du manteau terrestre (la couche à l'intérieur de la Terre entre la croûte et le noyau). Pour cette raison, les roches felsiques constituent les continents de la Terre tandis que la croûte à plus basse altitude sous les océans est mafique.

Les mécanismes qui ont séparé les roches à la surface de la Terre en ces deux groupes ont peut-être également créé l'environnement nécessaire à l'épanouissement de la vie il y a 4,3 milliards d'années, très tôt dans l'histoire de la Terre.

La séparation entre ces deux types de roches est le résultat de la tectonique des plaques :où les plaques tectoniques se séparent et s'écartent, les roches en dessous se dépressurisent, fondre et combler le vide entre eux, comme la dorsale médio-atlantique). La roche qui comble l'espace entre les plaques est mafique.

Lorsqu'une plaque glisse sous une autre, les fluides libérés de la plaque inférieure provoquent la fusion dans le manteau. Ces masses fondues doivent traverser la plaque supérieure pour atteindre la surface. En chemin vers la surface, ils subissent une série de processus appelés cristallisation fractionnée, qui peut changer les fontes mafiques en fontes felsiques.

Établir des échéanciers

Le moment où cette séparation s'est produite fait l'objet d'un grand débat dans les sciences de la Terre, car cela peut nous permettre de déterminer quand la Terre est devenue habitable pour la vie. De nombreux scientifiques de la Terre pensent que l'altération de la croûte continentale a peut-être fourni les nutriments nécessaires au développement de la vie; identifier quand les premiers continents se sont formés indique quand cela a pu se produire.

Les scientifiques de la Terre se demandent également si les processus de la tectonique des plaques dans le passé étaient les mêmes que ceux qui se produisent aujourd'hui, et s'ils étaient même nécessaires pour former la croûte continentale dans le passé. La première croûte continentale pourrait avoir été formée par l'interaction de la croûte océanique et des panaches de chaleur du manteau provenant du noyau de la Terre. Une autre théorie suggère que la croûte continentale s'est formée par bombardement de météorites.

Le mécanisme exact est important pour comprendre l'histoire et l'évolution de la Terre, et peut aider à comprendre les processus qui pourraient se produire sur d'autres planètes.

Examen des dossiers

Notre récente étude s'est penchée sur le matériau géologique le plus ancien de la Terre. Les résultats suggèrent que la Terre se séparait déjà en ces deux types de roches il y a 4,3 milliards d'années, soit depuis le début des archives géologiques de la Terre. Nos données ont également donné des informations intéressantes sur les processus tectoniques qui ont pu se produire à cette époque.

L'origine de la croûte continentale est débattue en partie parce que plus on remonte dans le temps, moins il y a de roches à étudier. Des échantillons du complexe de gneiss d'Acasta, dans le nord du Canada, avaient environ quatre milliards d'années, les plus anciennes roches connues sur Terre. Ces roches d'Acasta Gneiss sont felsiques et composées de tonalite-trondhjémite-granodiorite.

Il y a très peu d'échantillons plus anciens de la Terre, dont le plus célèbre est le zircon de Jack Hills. Ceux-ci ont jusqu'à 4,3 milliards d'années, 300 millions d'années de plus que le gneiss d'Acasta. Ce sont de minuscules grains de zircon minéral qui ont été érodés de leur roche parentale (la roche dans laquelle ils se sont initialement cristallisés).

Ces zircons se trouvent dans des sédiments beaucoup plus jeunes en Australie, ce qui signifie qu'il est difficile de déterminer de quel type de roches proviennent ces minéraux, laissant ouverte la question de savoir s'il y avait une croûte continentale au cours de la première période de l'histoire de la Terre.

Connexions continentales

Dans notre étude récente, nous avons comparé tous les aspects de la chimie des cristaux de zircon des roches d'Acasta aux zircons de Jack Hills pour voir s'ils auraient pu se former dans un environnement similaire.

Nous avons constaté que les deux ensembles de grains de zircon sont chimiquement identiques, suggérant qu'ils se sont formés à partir des mêmes types de roches et probablement dans les mêmes types de contextes tectoniques. Cela signifie que la Terre a peut-être commencé à créer une croûte de type continental très peu de temps après sa formation.

La composition chimique des deux suites de cristaux de zircon suggère également qu'ils se sont développés dans des magmas provenant de grandes profondeurs de la Terre. Les origines profondes des magmas sont un signe typique de subduction sur la Terre moderne.

Nous avons comparé la quantité d'uranium dans les cristaux à la quantité d'ytterbium, un élément rare. Quand un magma se forme à grande profondeur, le grenat minéral est souvent présent, qui rassemble l'ytterbium. Cela signifie que moins d'ytterbium est absorbé par les cristaux de zircon, suggérant qu'un manque relatif d'ytterbium indique que ces magmas se sont formés dans des environnements profonds.

Les zircons de Jack Hills sont connus pour avoir cristallisé à des températures relativement basses. Nous avons constaté que les températures des zircons Acasta correspondaient exactement à celles des zircons Jack Hills, indiquant en outre leur similitude.

Trouver le début

Finalement, nos résultats indiquent que les processus tectoniques se produisant au début de l'enregistrement géologique peuvent ne pas avoir été si différents des processus se produisant par la suite. La preuve que les choses n'étaient pas trop différentes de la Terre moderne apporte des informations intrigantes sur le potentiel de l'origine de la vie et de l'habitabilité de la Terre primitive, confirmant peut-être que la vie était présente très tôt dans l'histoire de la Terre.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.