2024-05-26 12:34:48
PARC UNIVERSITAIRE, Pennsylvanie — La Terre sous nos pieds peut sembler solide, stable et apparemment éternelle. Mais les continents dans lesquels nous vivons sont uniques parmi nos voisins planétaires, et leur formation est depuis longtemps un mystère pour les scientifiques. Aujourd’hui, les chercheurs pensent avoir découvert une pièce cruciale du puzzle : le rôle de l’altération ancienne dans la formation des « cratons » de la Terre, les parties les plus indestructibles de la croûte terrestre.
Les cratons sont les vieilles âmes des continents, formant environ la moitié de la croûte continentale terrestre. Certaines remontent à plus de trois milliards d’années et sont restées pratiquement inchangées depuis. Ils forment les cœurs stables autour desquels le reste des continents s’est développé. Depuis des décennies, les géologues se demandent ce qui rend ces régions si résilientes, alors même que les plaques se déplacent et entrent en collision autour d’elles.
Il s’avère que la clé ne se trouve peut-être pas dans les profondeurs de la Terre, mais à sa surface. Une nouvelle étude de Penn State et publiée dans Nature suggère que l’altération subaérienne – la rupture des roches exposées à l’air – pourrait avoir déclenché une chaîne d’événements qui ont conduit à la stabilisation des cratons il y a des milliards d’années, au cours de l’ère néoarchéenne, il y a environ 2,5 à 3 milliards d’années.
Ces anciennes roches métamorphiques appelées gneiss, trouvées sur la côte arctique, représentent les racines des continents aujourd’hui exposés à la surface. Les scientifiques ont déclaré que les roches sédimentaires intercalées dans ces types de roches fourniraient un moteur thermique pour stabiliser les continents. Crédit : Jesse Reimink. Tous droits réservés.
Pour comprendre comment cela s’est produit, remontons le temps. Au Néoarchéen, la Terre était un endroit très différent. L’atmosphère contenait peu d’oxygène et les continents étaient pour la plupart submergés sous un océan global. Mais peu à peu, la terre a commencé à émerger au-dessus des vagues – un processus appelé émergence continentale.
À mesure que davantage de roches étaient exposées à l’air, les taux d’altération augmentaient considérablement. Lorsque les roches s’altèrent, elles libèrent les minéraux qui les constituent, notamment des éléments radioactifs comme l’uranium, le thorium et le potassium. Ces éléments producteurs de chaleur, ou HPE, sont cruciaux car leur désintégration génère de la chaleur à l’intérieur de la Terre sur des milliards d’années.
Les chercheurs proposent que lorsque les HPE ont été libérés par les intempéries, ils ont été entraînés dans les sédiments accumulés dans les océans. Au fil du temps, les processus tectoniques des plaques auraient entraîné ces sédiments profondément dans la croûte, où les HPE concentrés pourraient réellement faire sentir leur présence.
Enfouis en profondeur et chauffés de l’intérieur, les sédiments auraient commencé à fondre. Cela aurait conduit à ce que les géologues appellent la « différenciation crustale » – la séparation de la croûte continentale en une couche supérieure plus légère et riche en HPE et une couche inférieure plus dense et pauvre en HPE. C’est cette stratification, affirment les chercheurs, qui confère aux cratons leur extraordinaire stabilité.
La croûte supérieure, enrichie en HPE, agissait essentiellement comme une couverture thermique, gardant la croûte inférieure et le manteau en dessous relativement frais et solides. Cela a empêché le type de déformation et de recyclage à grande échelle qui affectait les parties les plus jeunes des continents.
Il est intéressant de noter que le moment choisi pour la stabilisation des cratons dans le monde conforte cette idée. Les chercheurs soulignent que dans de nombreux cratons, l’apparition de roches sédimentaires enrichies en HPE précède la formation de granites néoarchéens distinctifs – le type de roches qui se formeraient à partir de la fonte de sédiments riches en HPE.
Les roches de gauche sont des roches anciennes qui ont été maintes fois déformées et altérées. Ils sont juxtaposés à côté d’un granite archéen sur le côté droit. Le granite est le résultat de la fonte ayant conduit à la stabilisation de la croûte continentale. Crédit : Matt Scott. Tous droits réservés.
De plus, les roches métamorphiques – roches transformées par la chaleur et la pression en profondeur dans la croûte – enregistrent également une histoire cohérente avec le modèle. De nombreux cratons contiennent des terranes granulitiques, des régions de la croûte profonde soulevées à la surface qui se sont formées au Néoarchéen. Ces granulites ont souvent des compositions suggérant qu’elles se sont formées à partir de la fonte de roches sédimentaires.
Ainsi, la séquence d’événements – émergence de continents, altération accrue, enfouissement de sédiments riches en HPE, fonte profonde de la croûte terrestre et, enfin, stabilisation des cratons – semble s’aligner.
Ce qui est remarquable, c’est que ce processus pourrait être une conséquence inévitable de l’élévation de grands continents au-dessus de la mer. L’apparition des terres a déclenché une cascade de processus qui ont abouti à la naissance des cratons.
Cela aide également à expliquer pourquoi la stabilisation des cratons a culminé au Néoarchéen. C’est à cette époque que les sédiments enrichis en HPE sont apparus pour la première fois en grands volumes, coïncidant avec une période où la production de chaleur radioactive sur Terre était environ deux fois supérieure à ce qu’elle est aujourd’hui en raison de la désintégration naturelle des HPE au fil du temps.
Les implications de ce travail vont au-delà de la simple compréhension du passé ancien. Les cratons sont bien plus que de simples bizarreries géologiques : ils constituent des habitats importants pour la vie et abritent des gisements minéraux précieux, notamment de l’or, des diamants et des métaux critiques. Savoir comment ils se sont formés peut éclairer notre recherche de ces ressources.
Alors que nous marchons sur un terrain solide, il est humiliant de penser que les fondations mêmes de nos continents doivent leur existence au lent et patient travail d’altération et d’érosion il y a des milliards d’années. La prochaine fois que vous ramasserez une roche, pensez au voyage épique que ses composants ont pu entreprendre – de la montagne à la mer en passant par la croûte profonde et vice-versa –, le tout culminant dans le monde que nous connaissons aujourd’hui.
Le rédacteur en chef de StudyFinds, Steve Fink, a contribué à ce rapport.
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