La Terre n'a presque pas conservé d'archives géologiques de ses 500 premiers millions d'années, c'est-à-dire à peu près la période géologique appelée l'Hadéen. Ce qui n'a pas empêché géologuesgéologues, géochimistes et géophysiciens d'établir qu'entre -4,568 et -4,4 milliards d'années, notre planète a formé son noyau et son manteau, et qu'il a existé pendant un temps un gigantesque océan magmatique global.

De plus, les géologues ont tout de même retrouvé des restes d'anciennes roches magmatiques (des granitoïdes) métamorphisées en gneiss à Amitsôq au Groenland. Selon les estimations des géochimistes, elles seraient âgées de 3,82 milliards d'années. Le site d'Acasta au Canada permet de faire mieux et c'est pourquoi il est, lui aussi, célèbre dans le monde de la géologie.

Il fait partie de la formation dite en anglais du Slave CratonCraton dans le nord du Canada, au nord de la ville de Yellowknife et du Grand lac des Esclaves et il contient des gneiss rubanés qui sont parmi les plus anciens morceaux de croûte continentalecroûte continentale connus sur Terre à ce jour. Or, justement, certains semblent même âgés de 4 milliards d'années et plus.

Dans le complexe d'Acasta au Canada se trouvent des roches parmi les plus anciennes du monde. © d-maps.com

Les gneiss d'Acasta, des témoins de la formation des premiers continents

Ainsi, il y a quelques années, un gneiss tonalitique en provenance d'Acasta a d'ailleurs fait parler de lui. Baptisé Idiwhaa (ancien, dans la langue des autochtones de la région d'Acasta, le peuple tlicho), ce type de gneiss semble âgé de 4,02 milliards d'années, ce qui est le record pour une roche mais pas pour certains cristaux, comme les zircons, dont certains ont quelques centaines de millions d'années de plus.

Les gneiss de type Idiwhaa montrent un enrichissement en ferfer, des anomaliesanomalies négatives en europium et d'autres caractéristiques. Les abondances de terres raresterres rares et des isotopesisotopes de l'oxygène trouvés dans les zirconszircons magmatiques présents dans ces gneiss ne correspondent pas, en plus, à des roches ignées archéennes typiques. Elles sont en revanche très semblables à celles des roches sialiques de l'Islande. Les géologues en ont déduit qu'il s'agissait d'une preuve directe que les premiers continents se sont probablement bien formés dans un contexte tectonique similaire à celui de l'Islande.

L'effet de l'impact d'un corps céleste de 10 à 100 km de diamètre

Une autre perspective vient d'être apportée par une nouvelle étude de Idiwhaa publiée dans le journal Nature Geoscience.

Une équipe de chercheurs en Australie et en Chine a modélisé les conditions de pressionpression et de température nécessaires pour produire les gneiss de type Idiwhaa. Ils sont alors tombés sur une surprise, car ces  roches felsiques (roches riches en silicesilice et quartzquartz) à la composition bien particulière se seraient formées à des pressions peu élevées, celles que l'on trouve seulement à environ trois kilomètres de profondeur, ce qui ne cadre pas avec des températures de l'ordre de 900 °C. Elles sont trop chaudes pour cette profondeur, même en tenant compte du fait que la température interne de notre planète devait être plus élevée à cette époque de la fin de l'Hadéen.

Il semble n'y avoir qu'une seule explication possible pour les chercheurs experts en pétrogenèse. Localement, la température du lieu de formation de la roche devait être plus importante du fait de la chute d'un corps céleste d'une taille suffisante (10 à 100 kilomètres de diamètre) pour que l'énergieénergie libérée par l'impact fasse fondre partiellement des roches basaltiquesbasaltiques riches en fer et pauvres en silice préexistantes, des roches dites mafiques qui avaient formé les couches supérieures de la croûte terrestrecroûte terrestre primitive, juste sous le lieu d'impact.

Le bombardement des astéroïdesastéroïdes et des comètescomètes, il y a environ 4 milliards d'années, devait encore être conséquent de sorte qu'il a dû se former pas mal de roches felsiques à l'origine du type des gneiss Idiwhaa. Mais la tectonique des plaques les a largement fait disparaître, ce qui explique leur rareté aujourd'hui.

A-t-on découvert la roche la plus vieille du monde ?

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 02/10/2008

Un groupe de chercheurs américains et canadiens a peut-être déniché la plus vieille roche connue au monde, accusant semble-t-il 4,28 milliards d'années. Cette découverte extraordinaire faite le long de la baie d'Hudson nous ouvrirait une fantastique fenêtrefenêtre sur le passé le plus ancien de la Terre, peu de temps après l'impact géant à l'origine de la LuneLune. Mais des doutes demeurent...

Que s'est-il donc passé sur Terre pendant la période de l'Hadéen, alors que le bombardement météoritique sur notre planète était encore intense ? De quand date exactement la formation de la première croûte solidesolide ? A quel moment des océans sont-ils apparus et ont permis à la vie de débuter ? La tectonique des plaquestectonique des plaques a-t-elle démarré très vite après l'apparition de la croûte solide et à quel point était-elle beaucoup plus active qu'aujourd'hui ?

Pour répondre à toute ces questions, il faudrait disposer d'échantillons de roches datant de plus de 4 milliards d'années. On a bien sûr des renseignements indirects, notamment grâce à des grains de zircon, minéralminéral exceptionnellement résistant, que l'on a retrouvés dans des roches plus jeunes que leur âge de 4,36 milliards d'années, dans l'ouest de l'Australie. Il semblerait même que certains des fameux gneiss d'Acasta, toujours au Canada, soient âgés de 4,03 milliards d'années. Mais il faudrait mieux et c'est donc une découverte vraiment extraordinaire que viennent de faire Jonathan O'Neil, doctorant dans le département des sciences planétaires de la célèbre université McGill au Canada et Richard W. Carlson de la Carnegie Institution for Science à Washington.

Cliquez pour agrandir. Une vue de la Baie d'Hudson et de la ceinture verte du Nuvvuagittuq. Crédit  Science

Avec leurs collègues Don Francis, professeur au département des sciences planétaires de McGill et RossRoss K. Stevenson, de l'université du Québec à Montréal (UQAM), ces chercheurs ont publié récemment un article dans Science faisant état de la datation, grâce à un isotope du néodymenéodyme, de roches présentes dans ce qu'on appelle la ceinture verte du Nuvvuagittuq. Il s'agit d'un mélange de roches volcaniquesroches volcaniques et sédimentaires similaire à celles que l'on connaît à Barberton en Afrique du sud et à Isua au Groenland. L'âge obtenu pour ces roches de la ceinture verte est de 4,28 milliards d'années. Un record !

La technique utilisée est bien connue, même si elle est difficile à mettre en œuvre. Il s'agit bien sûr d'une applicationapplication des méthodes de datation isotopique, reposant en l'occurrence sur des isotopes de néodyme 142 et de samariumsamarium 146. Des noyaux de néodyme 142 sont présents dans presque toutes les roches, et normalement en quantité fixe. Mais au sein des roches plus vieilles que 4,1 milliards d'années environ, on doit s'attendre à y trouver un léger excès de Nd¹⁴².

En effet, le samarium 146 est radioactif et se désintègre assez rapidement, de sorte que plus de 500 millions d'années après la naissance de la Terre, il n'en existait plus sur notre planète. Or, l'un des produits de désintégration du Sm¹⁴⁶ est justement du Nd¹⁴². Un mélange de ces deux isotopes piégé dans une roche s'étant formée il y a plus de 4 milliards d'années apparaîtra aujourd'hui avec un excès de Nd¹⁴² par rapport à d'autres plus jeunes que 4 milliards d'années, du fait de la désintégration du Sm¹⁴⁶ en Nd¹⁴². 

Cliquez pour agrandir. C'est peut-être la plus vieille roche connue sur Terre. Crédit : Science

Certains chercheurs sont cependant sceptiques. D'ailleurs, Jonathan O'Neil et Richard W. Carlson eux-mêmes reconnaissent que ces doutes ne sont pas sans fondements. D'abord, d'autres caractéristiques de la ceinture verte du Nuvvuagittuq semblent plutôt indiquer un âge de 3,8 milliards d'années comme le fait remarquer un chercheur australien Simon Wilde, ensuite la roche elle même peut effectivement provenir d'un magmamagma vieux de 4,28 milliards d'années, mais s'être mise en place plus de 400 millions d'années plus tard. La datation semble fiable mais son interprétation reste encore problématique selon ces chercheurs, qui incitent donc à la prudence.

Ces résultats donnent tout de même des renseignements sur ce qui se passait sur la Terre primitive, quelques centaines de millions d'années seulement après le choc d'une petite planètepetite planète de la taille de Mars, baptisée Théia, dont le noyau ferreux s'est incorporé à celui de la Terre tandis que le reste emportait une partie du manteau terrestremanteau terrestre, l'accrétionaccrétion de ces débris formant notre Lune.

Comme l'indique Jonathan O'Neil, les données tirées de ces roches donneront aux chercheurs des informations précieuses concernant la séparationséparation précoce du manteau de la Terre d'avec sa croûte au cours de la période de l'Hadéen, et il ajoute : « non seulement notre découverte ouvre une porteporte qui révèle encore plus de secrets sur les débuts de la Terre, mais elle offre aux géologues un nouveau terrain de jeu permettant d'examiner de quelle façon et à quel moment la vie a commencé, la nature probable de l'atmosphèreatmosphère de cette époque et la période de formation du premier continent ».