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Des roches de la Terre en formation préservées dans son manteau ?

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C'est une découverte inattendue que vient de faire une équipe de géochimistes analysant les isotopes présents dans des komatiites russes. Âgées de 2,8 milliards d'années, ces roches de la région de Kostomuksha proviendraient d'un réservoir magmatique dans le manteau, presque aussi vieux que la Terre, qui serait resté intact malgré sa convection.

Des carottes dans une coulée de komatiite de Kostomuksha. © Igor Puchtel

Les isotopes sont de puissants traceurs en géochimie et en cosmochimie. Un article publié récemment dans Science et faisant état de subtiles différences dans les abondances des isotopes de tungstène dans des komatiites le prouve à nouveau.

Roches ignées très particulières, les komatiites ne se trouvent quasiment que dans des terrains datant de l'Archéen. Elles ont un point de fusion élevé et leur formation implique un taux de fusion partielle pouvant atteindre plus de 50 %. Ces roches volcaniques ultramafiques (ou ultrabasiques) semblent donc provenir d'une époque où le manteau de la Terre était plus chaud de plusieurs centaines de degrés par rapport à l'époque actuelle. On les a identifiées une première fois en Afrique du Sud, non loin de la rivière Komati, associées à une ceinture de roches vertes.

C'est dans des komatiites de la région de Kostomuksha en Russie que des géochimistes viennent de trouver un excès d'un isotope de tungstène bien particulier, 182W. Celui-ci peut provenir de la désintégration radioactive du hafnium 182, plutôt instable puisque sa demi-vie est de seulement 9 millions d'années.

Photographie d'une section complète d'un écoulement de lave, sur un plancher océanique, qui s'est solidifiée en donnant des komatiites, il y a 2,82 milliards d'années. © Igor Puchtel

Présent dans le Système solaire au début de sa formation suite au Little Bang d'une supernova ayant injecté des isotopes fraîchement synthétisés dans la nébuleuse protosolaire, ce hafnium et ses produits de désintégration permettent de savoir quand certains réservoirs chimiques se sont formés par différentiation.

Du fait de sa courte demi-vie, cet isotope peut nous renseigner sur ce qui s'est passé à l'intérieur de la Terre pendant l'Hadéen. En l'occurrence, l'excès de tungstène trouvé, joint à d'autres mesures d'abondances d'isotopes, indique quelque chose de stupéfiant...

Des restes inchangés de la formation de la Terre

Les komatiites de Kostomuksha doivent provenir de la fusion partielle de roches situées profondément dans le manteau, qui ont dû se former initialement quand la Terre n'avait pas encore 30 millions d'années et qui était donc encore en cours de formation et de différentiation.

Il faut en conclure que malgré le choc supposé avec Théia, ayant conduit à la formation de la Lune, et malgré la convection ayant brassé le manteau, une partie des roches constitutives de la Terre primitive de cette époque a été conservée intacte jusqu'à il y a 2,8 milliards d'années au moins. On s'attendait à ce que le manteau soit très homogène, visiblement il ne l'était pas à cette époque.

On ne peut s'empêcher de penser à une autre énigme des sciences de la Terre qui elle aussi semble pointer du doigt l'existence de réservoirs de roches très primitives dans le manteau, malgré sa convection : l'énigme de l'hélium 3. Il semble que contrairement à ce que l'on pouvait craindre, les archives géologiques du début de l'Hadéen n'ont peut-être pas été complètement effacées par la géodynamique de notre planète. Une bonne nouvelle pour qui veut comprendre en détail la naissance de la Terre.

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