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Des continents en collision depuis 3,2 milliards d'années

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De quand datent les premières collisions de continents ? D'après les analyses des inclusions trouvées dans des diamants, elles auraient commencé il y a 3,2 milliards d'années, pas avant. C'est ce qu'affirment deux géochimistes dans un article récemment publié dans Science.

Un grain de sulfure de fer examiné au microscope optique dans un diamant extrait d'une kimberlite. Sa taille est de 0,25 mm. © Steven B. Shirey, Carnegie Institution of Washington

Les diamants fascinent l'humanité depuis longtemps. On a même des raisons de penser que certains d'entre eux, les fameux Carbonado, sont d'origine extraterrestre. Ceux formés sur Terre le sont dans des conditions de températures et de pressions assez élevées, et donc à des profondeurs modérées sous la croûte terrestre. Ce n'est qu'à l'occasion de certaines éruptions volcaniques qu'ils sont ramenés en surface et se retrouvent dans une lave refroidie bien particulière qu'on appelle une kimberlite, du nom des célèbres mines de diamants de la région de Kimberley, en Afrique du Sud.

Pour les géochimistes, ils ont aujourd'hui un intérêt particulier. Comme l'expliquent Steven B. Shirey, de l'Institut Carnegie, et son collègue Stephen Richardson de l'université de Cape Town, dans un article de Science donné en lien ci-dessous, ils leur permettent de dater les premières collisions de continents, et probablement même le début du cycle de Wilson.

Si l'on savait déjà que la tectonique des plaques était ancienne, s'étant manifestée il y a au moins 3,8 milliards d'années, on ne savait pas quand avait pu commencer les collisions entre continents. Selon les chercheurs, elles n'auraient débuté qu'il y a 3,2 milliards d'années.

John Tuzo Wilson (24 octobre 1908-15 avril 1993). © University of Toronto

Pour réaliser cette découverte, qui aurait plu à des pionniers de la tectonique des plaques comme Jean Francheteau ou Haroun Tazieff, les géochimistes ont utilisé des données concernant quatre mille inclusions de silicates et cent inclusions de sulfures dans des diamants provenant des cinq continents. Bien protégées par leur gangue de diamants, les compositions isotopiques des couples rhénium-osmium et samarium-néodyme leur ont permis de remonter aux âges et aux conditions de formation des diamants.

Des traces des premières subductions

Il se trouve que les inclusions dans les diamants renvoient à deux grands types de roches essentiellement. Les péridotites et les éclogites. Les péridotites sont des roches plutoniques qui forment une grande partie du manteau supérieur, juste sous la croûte terrestre. Les éclogites, elles, sont des roches métamorphiques associées à des processus de subduction de plaques tectoniques. Or, pour des âges inférieurs à 3,2 milliards d'années, seuls des diamants associés à des péridotites ont été trouvés, alors que des diamants associés à des éclogites deviennent les plus fréquents il y a 3 milliards d'années.

Ce ne serait donc qu'il y a 3,2 milliards d'années que des processus de subduction liés à des collisions entre plaques auraient commencé à former des éclogites. Des inclusions caractéristiques d'associations éclogitiques dans des diamants en formation n'auraient donc pas pu se former avant. Encore une fois, les isotopes en géochimie démontrent leur remarquable capacité de traceurs pour des processus géologiques.

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