Au tout début, notre Planète n'était que roches en fusion. Le refroidissement de sa surface a formé peu à peu la croûte continentale primitive qui allait permettre d'installer les futures conditions favorables pour l'apparition de la vie sur Terre. Mais cette prime croûte terrestre n'est pas la même que celle de nos continents actuels selon une étude.
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La composition chimique des zirconszircons hadéens, qui sont les plus anciens minérauxminéraux terrestres (4,4 à 4 milliards d'années), semblait indiquer que la croûtecroûte primitive possédait une composition granitique proche de celle de la croûte continentale moderne. Cependant, cette composition pourrait plutôt refléter leur formation à la toute fin du processus de cristallisation de magmas plus typiques de la croûte archéenne (4 à 2,5 milliards d'années) dont l'origine n'implique pas nécessairement l'existence de la tectonique des plaques telle qu'on la connaît aujourd'hui.
Le développement d'une croûte primitive, riche en silice, a permis l'avènement de conditions favorables à l'apparition de la vie sur TerreTerre, mais son origine est débattue car elle a été en grande partie détruite par les processus géologiques ultérieurs. Les seules reliques de cette croûte primitive sont ainsi des zircons détritiques d'âge hadéen (de 4,4 à 4 milliards d'années) retrouvés dans des sédimentssédiments plus récents à Jack Hills, en Australie.
Un processus remis en question
La composition chimique de ces zircons indique qu'ils ont cristallisé dans un liquideliquide magmatique de composition granitique. Les granitesgranites étant les roches les plus typiques de la croûte continentale récente, ceci était jusqu'à présent considéré comme indiquant l'existence de processus comparables à la tectonique des plaques actuelle.
Une étude menée par des chercheurs des laboratoires Géosciences Environnement Toulouse (GET/OMP) et Magmas et VolcansVolcans (LMV, Clermont-Ferrand/Saint-Étienne) a remis en question cette conclusion. Les zircons provenant de roches magmatiquesroches magmatiques les plus communes de l'éon archéenarchéen (âgées de 4 à 2,5 milliards d'années), qui ne sont pas des granites et appartiennent à la suite dite TTG (Tonalite-Trondhjémite-GranodioriteGranodiorite), présentent des compositions chimiques homogènes à l'échelle globale et surtout identiques à celles des zircons hadéens de Jack Hills.
Un modèle thermodynamique a permis d'expliquer cette observation, démontrant que le processus de cristallisation des TTG aboutissait à un liquide résiduel de composition granitique dans lequel ces zircons se forment. Même si les zircons hadéens ont bien cristallisé à partir d'un liquide granitique, il s'avère donc que cette composition n'était pas forcément représentative de la croûte primitive dans son ensemble. Celle-ci a pu au contraire ressembler aux TTG archéennes, dont l'origine n'implique pas nécessairement la tectonique des plaques telle qu'on la connaît aujourd'hui.
L’énigmatique formation de la première croûte continentale
Article de Morgane GillardMorgane Gillard, publié le 10 décembre 2021
La croûte continentale qui forme les continents que nous connaissons aujourd'hui s'est formée durant les premiers stades de l'évolution de la Terre, à l'Hadéen. Durant cette période, la Terre primitive était caractérisée par un océan de magma. Cependant, la façon dont la première croûte continentale a émergé de cet environnement est très débattue. Une étude récente apporte de nouveaux éléments à cette énigme.
Les continents représentent actuellement près de 30 % de la surface terrestre. Si la tectonique des plaques les a de nombreuses fois remaniés et déplacés, il apparait que la quantité de croûte continentale est restée relativement stable au cours du temps. Si la première croûte continentale est apparue très tôt dans l'histoire de la Terre, la question des mécanismes et des conditions ayant mené à sa formation est cependant encore très débattue. Les reliques actuelles de cette première croûte felsique indiquent qu'elle s'est formée à l'Hadéen qui marque la période originelle de la Terre, entre 4,5 et 4 milliards d'années. Ces reliques se trouvent sous la forme de zircons, des minéraux silicatés.
La Terre à l’Hadéen : un océan de magma
De nombreux modèles proposent qu'à l'Hadéen, la Terre était caractérisée par la présence d'un immense océan de magma. Pas de continents ni de tectonique des plaques à cette époque. Seulement de la roche en fusionfusion. La façon dont une croûte felsique, c'est-à-dire composée majoritairement de roches silicatées comme les granites, a pu se former à partir de cet océan magmatique de composition très différente, n'est pas claire.
Plusieurs processus sont proposés pour expliquer l'origine des premières roches continentales. Une hypothèse en particulier suggère qu'une proto-croûte principalement composée de péridotitespéridotites aurait flotté au-dessus de l'océan de magma primitif. Actuellement, les péridotites sont les minéraux caractéristiques du manteau terrestremanteau terrestre. Cette proto-croûte se serait rapidement hydratée au contact de l'hydrosphèrehydrosphère déjà présente, ce processus menant à la formation d'une couche superficielle de péridotite serpentinisée. La partie résiduelle de l'océan magmatique aurait ensuite évolué en-dessous de cette croûte primitive, produisant des magmas basaltiquesbasaltiques, enrichis en éléments incompatibles, qui ont du mal à réagir avec les minéraux et entrent donc préférentiellement dans la phase liquide, le magma. La composition de ces magmas serait d'ailleurs assez similaire à celle de certains basaltesbasaltes retrouvés sur la LuneLune.
Des études de laboratoire ont ensuite montré que l'interaction entre des péridotites serpentinisées et des magmas basaltiques peut produire des tonalites et granodiorites, qui sont des roches felsiques. Ces roches auraient pu être formées à faible profondeur, à moins de 10 km sous la surface. Le processus de fusion partiellefusion partielle à l'origine de ces roches caractéristiques de la croûte continentale aurait été engendré par la déshydratationdéshydratation associée à l'intrusion des magmas basaltiques dans la serpentiniteserpentinite ou par des impacts météoritiques.
Les zircons hadéens, témoins de la formation de la première croûte continentale
Pour valider cette hypothèse, des chercheurs se sont intéressés aux conditions de cristallisation des zircons d'âge Hadéen. Ces minéraux de plus de 4 milliards d'années représentent en effet les plus vieux témoins de la formation d'une croûte continentale. La plupart des zircons hadéens proviennent de Jack Hills en Australie. Habituellement, les zircons se forment durant la genèse des roches magmatiques à composante felsique. Il s'agit de l'un des premiers minéraux à cristalliser à partir d'un magma primaire. Si ces minéraux donnent des informations fiables concernant leur environnement de cristallisation, il n'existe cependant pas de consensus concernant les conditions de genèse du magma dont ils sont issus.
L'équipe internationale de chercheurs menée par Anastassia Borisova de l'Université de Toulouse et de l'Université de Moscou, a donc pratiqué une série d'expérimentations en laboratoire et de modélisationmodélisation numériquenumérique pour reproduire les caractéristiques du magma ayant donné naissance aux zircons hadéens. Les résultats, publiés dans la revue Geology, montrent que l'hypothèse d'une proto-croûte serpentinisée est compatible avec les caractéristiques des zircons hadéens retrouvés en Australie et que les processus évoqués ci-dessus auraient pu mener à la formation des premières roches felsiques.
L'un des points importants est que les mécanismes de formation de cette première croûte continentale n'auraient pas nécessité un environnement associé à une tectonique des plaques, même primitive. Ces résultats sont d'autant plus intéressants qu'ils pourraient également expliquer la formation de la croûte felsique primitive de Mars.
