Les plus anciens cristaux de la Terre révèlent l'âge de la tectonique des plaques

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L'intérieur des zircons est visualisé à l'aide d'un microscope électronique spécialisé. (Crédit image : Michael Ackerson/Smithsonian)



La Terre bouge constamment plaques tectoniques ont créé la planète habitable unique que nous connaissons aujourd'hui.



Une nouvelle étude, dirigée par le géologue Michael Ackerson du Musée national d'histoire naturelle du Smithsonian à Washington, a prédit que les plaques tectoniques de notre planète - de grandes plaques de la croûte terrestre reposant sur un manteau liquide - ont commencé à se déplacer il y a environ 3,6 milliards d'années, lorsque Terre avait un peu moins d'un milliard d'années.

Regarder aussi loin dans le passé antique de la planète nécessite d'étudier des matériaux qui peuvent résister à l'épreuve du temps, dans ce cas des milliards d'années. Pour cela, les scientifiques se sont tournés vers les zircons, le plus ancien et l'un des minéraux les plus résistants de la planète.



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Ces minuscules capsules temporelles en cristal sont pratiquement indestructibles et peuvent avoir plus de quatre milliards d'années. Ils sont l'une de nos seules fenêtres sur les étapes primitives de la formation de notre planète.

'Nous reconstruisons comment la Terre est passée d'une boule de roche et de métal en fusion à ce que nous avons aujourd'hui', Ackerson dit dans un communiqué . « Aucune des autres planètes n'a de continents, d'océans liquides ou de vie. D'une certaine manière, nous essayons de répondre à la question de savoir pourquoi la Terre est unique, et nous pouvons y répondre dans une certaine mesure avec ces zircons.



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Les Jack Hills de l'Australie occidentale où les échantillons de zircon ont été collectés.(Crédit image : Dustin Trail/Université de Rochester)

Alors, comment trouve-t-on des minéraux vieux de plusieurs milliards d'années ? L'équipe de recherche s'est tournée vers les Jack Hills d'Australie occidentale, où se trouvent certaines des roches les plus anciennes du monde. Là, ils ont collecté 15 morceaux de roche ancienne de la taille d'un pamplemousse.



Les chercheurs ont broyé les roches et tamisé les zircons du reste du matériau, en utilisant une technique similaire à l'orpaillage. Les zircons ont ensuite été zappés avec un laser et analysés à l'aide d'un processus appelé spectrométrie de masse, qui révèle la composition chimique et l'âge des minéraux.

Certains des zircons avaient 4,3 milliards d'années et se seraient formés lorsque la Terre en était à ses balbutiements, environ 200 millions d'années. Ces minuscules minéraux - seulement quelques cheveux humains de large - en disent long sur les conditions environnementales au moment de leur formation.

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Une fine tranche de roche collectée dans les Jack Hills d'Australie occidentale montre la structure interne du quartz qui compose la roche, y compris des zircons anciens (minéral magenta au centre de l'image en médaillon à contour rouge).(Crédit image : Michael Ackerson/Smithsonian)

Dans cette étude, les scientifiques avaient collecté suffisamment de zircons anciens qui se sont formés il y a entre 4,3 et trois milliards d'années pour produire un enregistrement chimique continu de la Terre infantile.

L'âge des zircons a été calculé à partir de la uranium contenu dans le minéral. L'uranium est radioactif et constitue une excellente « horloge géologique » en raison de son taux de désintégration bien quantifié. En analysant la teneur en uranium actuellement présente et en travaillant à rebours, les scientifiques peuvent déterminer quand les zircons se sont formés.

Alors que l'uranium éclaire l'âge des zircons, le aluminium le contenu a révélé des détails sur les processus impliqués dans leur création - et par conséquent, la tectonique des plaques. Les scientifiques ont découvert une augmentation de la concentration d'aluminium dans les zircons il y a environ 3,6 milliards d'années.

'Ce changement de composition marque probablement le début de la tectonique des plaques de style moderne', a déclaré Ackerson dans le communiqué.

Le raisonnement derrière cette association est que l'une des façons dont les zircons à haute teneur en aluminium peuvent se former est la fonte des roches profondément en dessous. la surface de la terre . La fonte des roches à de plus grandes profondeurs est la preuve que la croûte s'épaississait et commençait à se refroidir, un indicateur géologique que la transition vers la tectonique des plaques moderne était bien en cours.

Ce travail a été publié le 14 mai dans la revue Lettres de Perspective Géochimique .

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