Gyles Lewis
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Les continents de la Terre sont peut-être nés sous de grandes chaînes de montagnes comme les Andes.
Une nouvelle recherche combinant un mystérieux élément trace manquant, une roche vieille de 66 millions d'années érodée par un ancien volcan et une base de données de toute la chimie des roches analysée par des scientifiques au cours du siècle dernier explique pourquoi la Terre a des continents. Publiée le 16 janvier dans la revue Nature Communications, l'étude suggère que là où les montagnes naissent, les continents aussi.
"C'est comme un puzzle", a déclaré Ming Tang, un chercheur postdoctoral en géologie à l'Université Rice de Houston. "Il manque une pièce dans ce puzzle continental, et il semble que nous ayons trouvé la réponse." [Chronologie des photos: comment la Terre s'est formée]
La pièce manquante
La pièce manquante est un métal de terre rare appelé niobium. Dans la couche intermédiaire de la Terre, appelée manteau, ainsi que dans la croûte océanique (la partie de la couche externe de la planète recouverte par les mers), le niobium et un autre élément des terres rares, le tantale, coexistent généralement dans un rapport cohérent. La croûte continentale est bizarre, a dit Tang. La croûte qui compose les continents est relativement faible en niobium.
Le cas de ce niobium manquant dans la croûte continentale a harcelé les géoscientifiques pendant des décennies. Tang est allé le chercher dans une base de données géochimique des roches maintenue par l'Institut Max Planck en Allemagne. Il a fouillé les zones de subduction, où la croûte se transforme en manteau et se forme des magmas. Ce magma, lorsqu'il est refroidi, a le potentiel de créer des continents. Le niobium ne manquait pas dans beaucoup de ces zones de subduction, a découvert Tang. Mais il était étrangement absent dans certaines régions de construction de montagnes comme les Andes.
Les Andes sont une région de construction de montagnes massive, alimentée par la tectonique voisine d'une zone de subduction. Alors que la croûte océanique au large des côtes de l'Amérique du Sud craque sous la croûte continentale, les Andes agitées se lèvent et le magma jaillit de certains des volcans les plus hauts de la planète, a déclaré Tang..
Des régions comme les Andes - qui se forment au sommet d'une zone de subduction - sont connues sous le nom d'arcs continentaux, et elles sont spéciales parce que la croûte y est environ deux fois plus épaisse que la croûte continentale régulière, a déclaré Tang. Malheureusement, la chimie des roches au fond de cette croûte est un mystère. À près de 80 kilomètres sous la surface, ces roches sont inaccessibles.
Entrez dans le xénolithe
Heureusement, les montagnes de la Sierra Nevada, dans l'ouest des États-Unis, étaient une région de construction de montagnes active, comme les Andes aujourd'hui. Tang, avec le pétrologue Cin-Ty Lee de l'Université Rice, et leurs collègues ont analysé un échantillon de roche qui s'est formé il y a environ 66 millions d'années et qui a été poussé à la surface lors d'une éruption volcanique il y a environ 25 millions d'années. Cette roche, appelée xénolithe, s'est formée à l'origine profondément à la base de la Sierra Nevada quand ils étaient un arc continental actif - les chercheurs ont trouvé la roche en Arizona.
Le rocher "pourrait fournir un très bel et excellent analogue de la croûte profonde sous les Andes", a déclaré Tang.
L'analyse a montré que le xénolite de l'arc continental contenait du niobium supplémentaire. Tang et ses collègues avaient trouvé l'élément de terre rare manquant du continent: le niobium perdu est coincé au bas des arcs continentaux.
Le niobium est piégé si profondément en raison des conditions uniques sous ces sections super épaisses de la croûte terrestre. Sous les arcs continentaux, en raison de l'épaisse croûte, le manteau est sous haute pression, a déclaré Tang. Sous haute pression, un minéral de titane appelé rutile cristallise hors du magma. Le rutile emprisonne de grandes quantités de niobium, et pas beaucoup de tantale. Il est également très dense, donc il tombe profondément dans la croûte alors que d'autres roches circulent vers la surface.
Parce que la croûte continentale manque de niobium, elle doit s'être formée dans ces conditions d'arc continental, a déclaré Tang. Et cela signifie que des endroits comme les Andes détenaient probablement la graine de tous les continents sur Terre aujourd'hui.
"Chaque morceau de continent sur lequel nous nous trouvons actuellement a probablement commencé avec ces processus de construction de montagnes", a déclaré Tang..
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Publié à l'origine le .