Vue d'artiste de la Terre primitive. © Nasa
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Des restes de la croûte primitive de la Terre enfouis au fond du manteau

ActualitéClassé sous :Terre , croûte terrestre , formation du Système solaire

À cause de la tectonique des plaques, les témoins de la jeunesse de la Terre sont extrêmement rares. Grâce à des analyses isotopiques, des chercheurs suggèrent que des restes de la toute première croûte seraient toujours présents dans les tréfonds du manteau.

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[EN VIDÉO] L'histoire de la Terre vue de l'espace  Depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, l’Homme a pris de la hauteur et pu admirer enfin le monde qu’il habite. Depuis l’espace, la Terre est magnifique, diversifiée et malgré tout unie, sans frontière. De là-haut, « on voit la fragilité de la Terre, a déclaré l’astronaute Thomas Pesquet. C'est une oasis dans un océan de rien du tout ». 

Comment retracer les premiers millions d'années de l'histoire géologique de la Terre alors que la tectonique des plaques tend à effacer toute trace du passé de notre Planète ? Les conditions géologiques de l'Hadéen, période qui caractérise la Terre primitive, sont ainsi particulièrement difficiles à reconstruire, les témoins datant de cette époque étant extrêmement rares.

Les questions, quant à elles, ne manquent pas. Notamment en ce qui concerne la nature, la composition et la formation de la croûte terrestre primitive. Pour étudier les processus géologiques ayant façonné la Terre à son origine, les scientifiques sont bien souvent forcés de se tourner vers les autres planètes du Système solaire, en particulier la Lune et Mars. Les observations réalisées sur ces planètes, exemptes de tectonique des plaques, et donc plus à même d'avoir conservé des témoins d'une croûte primitive, permettent en effet d'émettre certaines hypothèses sur l'environnement terrestre peu après la formation de notre Planète.

Des traces infimes qui permettent de remonter à la formation de la première croûte terrestre

Sur Terre, les témoins de cette période sont principalement issus de données géochimiques indirectes. Pour étudier la composition de la croûte terrestre primitive, les scientifiques se basent ainsi sur l'analyse de nucléides qui n'étaient actifs que durant les 100 premiers millions d'années après la formation du Système solaire. Mais ces variations de compositions isotopiques reflètent-elles la différenciation du manteau et la formation de la croûte durant l'Hadéen, ou la contribution des météorites au moment de la croissance de la Terre ? La question reste débattue.

Vue d'artiste de la Terre à l'Hadéen. © Dan Durda, Southwest Research Institute

Des chercheurs de l'université de Cologne viennent cependant de découvrir que certaines roches magmatiques, éruptées tout au long de l'histoire de la Terre, pourraient être porteuses de la signature géochimique de la croûte primitive. Des traces infimes de la géodynamique de l'Hadéen, mais ô combien précieuses pour comprendre l'évolution géologique de la Terre.

Les géologues ont ainsi analysé des échantillons de roche datant de 3,55 milliards d'années, retrouvées en Afrique du Sud au niveau du Craton de Kaapvaal. Leur composition isotopique révèle de petites anomalies et notamment un déficit en isotope 182W.

Le 182W est l'un des isotopes du tungstène et est issu de la décroissance du 182Hf (hafnium), dont la durée de vie est très courte. Cet élément est ainsi caractéristique des premiers 60 millions d'années après la formation du Système solaire. Les anomalies isotopiques observées dans les roches d'Afrique du Sud témoigneraient donc de processus géologiques qui se seraient passés immédiatement après la formation de la Terre, il y a 4,5 milliards d'années.

Des restes de croûte primitive toujours présents au fond du manteau

Mais ce n'est pas tout. Car cette signature isotopique particulière se retrouve également dans des roches volcaniques bien plus récentes, produites au niveau de certains points chauds.

Or, comment expliquer que cette signature se retrouve encore dans des roches volcaniques actuelles ? Pour les chercheurs, cela signifie qu'il existe encore aujourd'hui des résidus de la croûte primitive de la Terre, enfouis dans les parties les plus profondes du manteau. Les données, publiées dans la revue PNAS, permettent également de mieux comprendre certaines étapes clés de l'évolution de notre Planète.

La proto-croûte, de nature mafique, se serait ainsi formée environ 50 millions d'années après le Système solaire. Elle aurait ensuite subi un épisode de fusion et une différenciation minéralogique, menant à la formation de plusieurs unités de composition différentes. Parmi ces unités, les restites, des roches de forte densité et situées en base de croûte, auraient commencé à « couler » dans le manteau sous-jacent. En interagissant avec les péridotites du manteau, ces roches auraient mené à la production de réservoirs hybrides profonds, toujours présents, servant notamment à alimenter les grands panaches mantelliques remontant jusqu'en surface et donnant naissance aux laves de points chauds.

A : Formation de la proto-croûte il y a 4,5 milliards d'années. B : Différenciation intra-crustale, les restites (en vert) coulent au fond du manteau. C : ces résidus de la croûte primitive sont recyclés par les panaches mantelliques qui s'alimentent au niveau de réservoirs profonds. © Tusch et al. 2022, PNAS, CC By 4.0

Les restes de cette proto-croûte seraient ainsi toujours stockés dans les tréfonds du manteau. Les modèles numériques suggèrent que cette signature isotopique serait donc le témoin du recyclage, toujours en cours, de la croûte primitive.

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