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Premier continent de la terre? Probablement une croûte continentale géante

2021

Selon une nouvelle lettre de recherche publiée dans la revue Nature, à la différence de la Terre moderne, qui ressemble à une pomme dont on a pris quelques bouchées, a eu une croûte beaucoup plus uniforme. S'ils ont raison, ils auront accumulé des décennies de théorie géologique.

Pour comprendre le débat, il est utile de comprendre que les géologues fondent leur compréhension sur l’apparence de la Terre il ya plus de trois milliards d’années - les premiers Archéens - sur les processus géologiques que nous pouvons observer aujourd’hui, une idée connue sous le nom d’uniformitarisme. L'uniformitarisme est la théorie selon laquelle «tous les processus géologiques que nous pouvons observer aujourd'hui fonctionnent depuis l'histoire de la Terre», a déclaré Tim Johnson, géologue à l'Institut de recherche géoscientifique (TIGeR) de la Curtin University de Perth, Australie, et auteur principal du site. l'étude.

Actuellement, la théorie principalement géologique qui explique la formation des continents est la théorie de la tectonique des plaques, où la couche la plus externe de la Terre - la croûte - est divisée en plaques.

«C’est un peu comme jeter un œuf dur», a déclaré Michael Brown, géologue à l’Université du Maryland, College Park, et auteur de l’étude. «Vous faites en sorte de diviser la coquille en une douzaine à 15 morceaux pour obtenir ces formes de type polygonale reliées par des limites.»

Ces limites peuvent être des choses comme une faille ou une faille de transformation, où les croûtes glissent se croisent comme dans la faille de San Andreas en Californie. De même, il existe des crêtes océaniques où se forme une nouvelle croûte, comme la dorsale médio-atlantique, une chaîne de montagnes située au milieu de l'océan Atlantique, qui se forme à mesure que le magma sort du manteau. Enfin, différentes sortes de limites, appelées zones de subduction, équilibrent la nouvelle croûte en la poussant vers le bas.

"Certaines parties du monde, comme la ceinture de feu du Pacifique, se trouvent sous le Japon et sous l'Alaska et les Cascades, où l'océan Pacifique est poussé sous les continents pour se débarrasser de ce bassin océanique, car nous ne pouvons pas développer Terre."

De manière cruciale, toutes ces limites sont interdépendantes, de sorte qu'un changement d'une limite a un impact sur les autres. Par exemple, lorsque le basalte monte au fond d’une plaque sur une dorsale océanique, il doit aller quelque part. Souvent, il plonge (subducts) sous la plaque voisine et les températures élevées et la pression des plaques glissant les unes sur les autres commencent à faire fondre la roche environnante. Ce processus permet de créer de grandes masses de granit sous la surface qui peuvent s’accumuler dans les chaînes de montagnes et les continents. En fin de compte, cela conduit à la terre dynamique que nous connaissons, avec les tremblements de terre, les montagnes et les éruptions volcaniques.

«C’est un régime géodynamique caractéristique des deux derniers milliards et demi d’histoire de la Terre, a dit Brown, mais il n’a peut-être pas été caractéristique de l’histoire de la Terre à l’échelle mondiale».

En d'autres termes, l'uniformitarisme peut être inexact.

Les chercheurs sont parvenus à cette conclusion en étudiant certaines des roches les plus anciennes du monde connues - des roches du terrane oriental du Pilbara, en Australie occidentale, qui remontent à 3, 5 milliards d'années environ jusqu'à l'époque archéenne. Pour mémoire, la Terre a environ 4, 5 milliards d’années. La formation de Pilbara contient à la fois des granites et des basaltes.

Des travaux antérieurs ont établi que ce granit de l'époque archéenne australienne s'était formé à partir de la fonte du basalte. De même, une étude de 2016 a identifié une relation mathématique entre la température de fusion du basalte et la pression, qui sert d'indicateur indirect de la profondeur, et des oligo-éléments présents dans le granite obtenu. Cette étude a consisté à réunir les deux études - en analysant les données de basalte à l'aide du modèle, elles ont pu obtenir des données sur les oligo-éléments qui auraient dû être présents dans les échantillons de granite existants.

«Nous avons démontré que ces basaltes à la base du Pilbara sont d'excellents candidats pour les roches mères de ces anciens granites archéens», a déclaré Johnson. "Mais ils exigent que le gradient géothermique (augmentation de la température avec la pression) soit beaucoup plus important dans les zones de subduction modernes ... deux fois à trois fois plus chaud."

En d'autres termes, le basalte aurait pu créer les granites résultants, mais pas avec les mêmes processus que nous observons aujourd'hui. Comment les continents formés dans le passé auraient dû être différents. De plus, plus fondamentalement, les basaltes avaient des motifs d’éléments traces suggérant qu’ils avaient été développés à partir d’une source encore plus ancienne, plus primitive, semblable à celle du basalte.

«Nos recherches suggèrent que les anciens granites de la Pilbara n’avaient pas que des parents», a déclaré Johnson, «mais aussi des grands-parents et peut-être des arrière-grands-parents avant eux. Une histoire aussi longue n'est pas compatible avec la subduction et la tectonique des plaques moderne. ”

Les chercheurs ont utilisé des modèles supplémentaires et ont découvert que les données les mieux ajustées suggéraient que, lorsque la Terre avait formé les continents pour la première fois, elle les formait sous la forme d'une coquille unique, appelée couvercle stagnant. Il peut y avoir eu une subduction et ainsi de suite se produisant localement pour soulager une certaine pression, mais le réseau de tectoniques des plaques qui caractérise la Terre moderne n’existait pas encore. Dans un scénario à couvercle stagnant, la terre aurait été beaucoup plus chaude à des profondeurs peu profondes et à des pressions plus basses, conformément à ce qui aurait été nécessaire pour former le granite trouvé.

Si Johnson et Brown ont raison - et l'étude fait partie d'un corps en croissance suggérant qu'une stricte adhésion à l'uniformitarisme peut être erronée - ce n'est pas nécessairement une mauvaise chose pour les sciences géologiques. Après tout, ils ont déjà vécu cela. La théorie de la tectonique des plaques a renversé des idées plus anciennes telles que celle d'une terre géosynclinale. "L'évolution de la tectonique des plaques a montré que Brown ressemblait beaucoup à la théorie de la relativité en physique d'Einstein. Elle est en quelque sorte fondamentale. Toute la physique a été bouleversée par Einstein, et l'ensemble de la géologie a été bouleversé par la tectonique des plaques."

Brown a ajouté: «Il est toujours raisonnable de commencer par la vue la plus simple, le présent est la clé du passé et vous le modifiez au fur et à mesure que les choses tournent mal. Vous ne commencez pas par l'alternative la plus complexe. Vous ne commencez pas tout de suite par 'il devait être différent, imaginons quelque chose d'étrange.' Vous commencez avec ce que vous savez et vous le modifiez quand vous en avez besoin. ”

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