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La tectonique des plaques est responsable de la forme actuelle de notre terre

La tectonique des plaques est responsable de la forme actuelle de notre Terre. Mais quand a-t-il commencé ? Les chercheurs en ont maintenant trouvé la preuve sur la base de minuscules cristaux de zirconium âgés de 3,3 à 4,15 milliards d'années. La composition géochimique de ces cristaux suggère que les plus anciens se sont formés avant que la croûte terrestre ne commence à bouger. Cependant, des zircons vieux de 3,8 milliards d'années semblent s'être formés dans des zones où une plaque tectonique s'est enfoncée sous une autre. Les cristaux fournissent ainsi la première preuve à ce jour des débuts de la tectonique des plaques.

La tectonique des plaques est responsable de la forme actuelle de notre terre

Les aperçus sur les premiers jours de la terre sont rares. Pratiquement aucun matériau n'a survécu à des milliards d'années et peut encore être examiné aujourd'hui. L'une des raisons en est le soi-disant "recyclage" de la croûte terrestre. Le matériau de la croûte qui est poussé dans les profondeurs est fondu dans le manteau terrestre. Le matériau du manteau s'élève au niveau des dorsales médio-océaniques et forme une nouvelle croûte. Mais un minéral extraordinaire peut survivre même aux conditions extrêmes de ce processus de recyclage : le zircon, le plus ancien minéral connu sur terre. Comme des capsules temporelles, les cristaux offrent un moyen de tirer des conclusions sur les conditions sur Terre il y a environ quatre milliards d'années.

À la recherche d'indices dans les cristaux

Une équipe dirigée par Nadja Drabon de l'Université Harvard de Cambridge a maintenant examiné une série de zircons découverts en 2018 lors de fouilles dans la ceinture de roches vertes de Barberton en Afrique du Sud. Les cristaux, de la taille d'un grain de sable, se sont formés à différents moments dans le temps entre 4,15 et 3,3 milliards d'années, soit exactement au moment où, selon les connaissances actuelles, la tectonique des plaques a dû commencer. Grâce à une série chronologique de 33 cristaux de zirconium, les chercheurs ont pu comprendre comment la croûte terrestre s'est développée au cours de ces 800 millions d'années.

Ils se sont concentrés sur trois caractéristiques géochimiques différentes des cristaux trouvés : les isotopes de l'hafnium, les isotopes de l'oxygène et la composition des oligo-éléments. Chacune de ces caractéristiques leur a donné une pièce différente du puzzle. Les isotopes de l'hafnium ont donné des indices sur la formation et le développement de la croûte terrestre, les isotopes de l'oxygène sur l'existence d'océans et les oligo-éléments sur la composition de la croûte.

Le résultat : les isotopes et les oligo-éléments du hafnium dans les zircons les plus anciens ont montré qu'ils se sont formés dans une « protocroûte » globale stable pendant des millions d'années. En revanche, les zircons, qui ont 3,8 milliards d'années et moins, semblent s'être formés dans des roches qui ont subi une pression et une fusion similaires à celles des zones de subduction modernes, les zones où une plaque glisse sous une autre. « À 3,8 milliards d'années, il y a un changement radical : la croûte est déstabilisée, de nouvelles roches se forment et les signatures géochimiques ressemblent davantage à ce que nous voyons dans la tectonique des plaques moderne », explique Drabon.

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Cela suggère qu'il y a environ 3,8 milliards d'années, la croûte terrestre s'est divisée en plaques qui ont ensuite commencé à se déplacer les unes contre les autres. "Dans le cas des isotopes de l'oxygène, en revanche, aucun changement significatif ne peut initialement être observé", rapportent les chercheurs. Ce n'est que pour les zircons âgés de 3,5 milliards d'années ou moins que nous voyons des preuves qu'ils se sont formés dans des parties plus anciennes de la croûte qui avaient été altérées par le contact avec de l'eau liquide. Cela pourrait indiquer l'existence de plaques tectoniques et d'une activité volcanique plus développées au niveau des arcs insulaires et d'autres limites de plaques bordant la mer.

Changement global

Les chercheurs ont également comparé leurs résultats avec des données sur des zircons anciens d'autres parties du monde. et l'évolution vers la tectonique des plaques est une possibilité évidente", déclare Drabon. "Les archives que nous avons pour la Terre la plus ancienne sont très limitées, mais voir une transition similaire dans tant d'endroits différents rend vraiment concevable qu'il ait pu s'agir d'un changement global dans les processus crustaux. Il y avait une sorte de restructuration en cours sur Terre.