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Comprendre la Terre primitive

La datation des premiers évènements de formation de la croûte terrestre permet de comprendre la Terre primitive et la formation de notre planète. De nouveaux résultats financés par le CER au titre du projet EARLY EARTH, coordonné par l'Université de Bonn, ont fourni des preuves supplémentaires selon lesquelles ce moment remonte à 4,36 milliards d'années grâce à la datation isotopique de particules de minerais de 20 micromètres.
Comprendre la Terre primitive
La Terre s'est formée il y a 4,6 milliards d'années mais il reste difficile de trouver des preuves de sa composition primitive et de son histoire, la croûte terrestre et le manteau sous-jacent ayant continuellement évolué à travers la fonte et le recyclage. Ambre Luguet de l'Université de Bonn a utilisé de nouvelles méthodes de datation isotopique qui lui ont permis d'en savoir plus sur les premières 750 millions d'années de l'existence de la Terre, et notamment comment le manteau terrestre a préservé les informations sur la formation de la croûte.

La croûte terrestre, sa couche la plus externe, résulte d'une fonte partielle du manteau intérieur en silicate qui sert de réservoir disponible pour générer la croûte. Jusqu'à présent, nos connaissances limitées sur le moment et la portée des premiers évènements de formation de la croûte proviennent de l'analyse des isotopes de zircon présents dans les minéraux de la croûte. Ils ont été recyclés en une roche bien plus jeune mais, comme de minuscules capsules temporelles, ils préservent les informations isotopiques sur leur âge et leur origine pendant des milliards d'années. «Les roches les plus anciennes découvertes sur Terre sont âgées de 4,36 milliards d'années», affirme Mme Luguet. Mais elle explique qu'en raison du bombardement intense auquel la terre a été soumise, de nombreux éléments primitifs peuvent avoir disparu.

Mais qu'en est-il du manteau sous-jacent? «Si l'on tient compte du lien mère-fille entre le manteau terrestre et la croûte terrestre, il semble logique d'étudier la formation initiale de la croûte du point de vue du manteau», affirme Mme Luguet. Plutôt que d'examiner les rapports isotopiques des minerais de zircon, elle s'est penchée sur les alliages riches en osmium, à savoir les minéraux du groupe du platine porteurs d'osmium et les sulfures comme l'erlichmanite (OsS2 - sulfure d'osmium), qu'elle appelle «zircons du manteau».

Une datation isotopique de pointe

Mme Luguet a procédé à une datation isotopique haute technologie sur les alliages, les minéraux du groupe du platine et sur les sulfures des plus anciennes roches du manteau provenant du Botswana, d'Afrique du Sud et du Groenland, appelées péridotites, et des plus anciennes roches issues du manteau du Groenland, appelées chromitites. La datation isotopique se fonde sur la dégradation radioactive de l'isotope rhénium-187 en osmium-187 et platine-190 en osmium-186. «Les sulfures et les minerais du groupe du platine retrouvés dans le manteau après la fonte partielle présentent une concentration élevée en osmium mais une faible teneur en rhénium. Par conséquent, la signature isotopique d'osmium-187/osmium-188, correspond directement à un âge de fonte partielle», explique Mme Luguet.

La chercheuse affirme que la nouveauté de sa méthode réside dans la taille des grains minéraux qu'elle a pu mesurer. «C'est la première fois que nous mesurons la composition isotopique de sulfures dont la taille est inférieure à 20 micromètres. Jusqu'à présent, d'autres chercheurs ont utilisé l'ablation au laser, qui est rapide mais limite la taille du sulfure analysé de 80 à 100 micromètres. À la place, nous avons extrait le grain de sulfure de sa roche initiale en utilisant une approche par micro-extraction consistant à percer un anneau autour du sulfure avant de l'extraire. La nouvelle méthode évite certains inconvénients associés à l'analyse de grains plus gros afin de pouvoir détecter la complexité et hétérogénéité réelles des compositions isotopiques, conduisant à terme à des conclusions plus précises.

Les signatures préservées de la fonte partielle

«Nous avons appris que le manteau terrestre préserve les signatures des évènements de fonte partielle via ses minéraux riches en osmium, le plus âgé ayant 4,36 milliards d'années», commente Mme Luguet. Ce chiffre est similaire à celui de la formation de l'ancienne croûte enregistré dans le cadre des données isotopiques de zircon. Mme Luguet ajoute que ce qu'elle appelle le lien «génétique» mère-fille entre la fonte partielle du manteau et les évènements de formation de la croûte était connu pour des échantillons inférieurs à 3,8 milliards d'années; «Nous avons désormais prouvé que ce lien existe déjà quelques centaines de millions d'années après la formation de la Terre.»

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
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Source: D'après un entretien avec le coordinateur du projet

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Numéro d'enregistrement: 126592 / Dernière mise à jour le: 2016-11-22
Catégorie: Progrès scientifiques
Fournisseur: ec