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Les enclaves de péridotitespéridotites et d'éclogites, portées par les basaltesbasaltes, donnent une bonne image minéralogique de la partie tout à fait supérieure du manteaumanteau. Les xénolithes des kimberliteskimberlites, quant à elles, apportent des informations sur des domaines plus profonds.
En 1990, Steve Haggerty et Violaine Sautter, ont observé dans des grenats de Jagersfontein (Afrique du Sud), de fines aiguilles de pyroxènepyroxène interprétées comme des « lamelles d'exsolution ». Une exsolution est constituée de deux phases non homogènes, issues d'une solution solide devenue instable, et présente la particularité de se séparer en deux lamelles (lamelles d'exsolution), observables au microscopemicroscope. Dans cette hypothèse, grenat et pyroxène ne formaient initialement qu'une phase minérale unique et homogène. Cette dernière étant stable sous de très hautes pressions, supérieures à 13 gigapascals (GPa), soit l'équivalent de 300 à 400 km de profondeur. Cette « solution solide » constituait un grenat « majoritique » : un minéralminéral inconnu à la surface de la Terre, mais dont l'existence avait déjà été prévue par les travaux expérimentaux de Tetsuo Irifune et Ted Ringwood, en 1987.
Des diamants dans les kimberlites
Les kimberlites sont la source des diamants. Ceux-ci sont contenus par les éclogites et les péridotites, et dispersés dans les brèches au cours des explosions. Le diamant n'est stable qu'à partir de 180 ou 200 km de profondeur, et probablement jusqu'au noyau. Remaniés par l’érosion, des diamants se trouvent dans des alluvions qui constituent des « placers ».
Très résistants et très peu déformables, les diamants contiennent des inclusions qui sont protégées de l'altération et de la contaminationcontamination extérieure. En les datant par les méthodes rhenium-osmium et samarium-néodymenéodyme, Steve Richardson a montré que l'association « éclogitique » (grenat + clinopyroxèneclinopyroxène) ne s'observe que dans les diamants dont l'âge est inférieur à 3 milliards d'années. En revanche, l'association « péridotitique » (olivineolivine + grenat + clinopyroxène + orthopyroxène) peut être plus ancienne. Pourquoi cette différence ?
Éclogites et subduction : circulation en boucle dans le manteau ?
Depuis Ian Mc Gregor et William Manton en 1986, l'on sait que certaines éclogites sont caractérisées par des rapports isotopiques de l’oxygène (18O/16O) anormalement faibles, qui ne sont pas ceux habituellement mesurés dans les roches du manteau supérieur. Ces valeurs sont au contraire observables dans les roches de la croûte océanique, qui ont subi une altération hydrothermale au voisinage des dorsales océaniques. Sur cette base, il est admis que certaines éclogites soient issues du plancherplancher océanique : entraînés en profondeur par la subductionsubduction, des basaltes altérés auraient recristallisé à très haute pression sous la forme de l'association clinopyroxène + grenat.
Dans cette perspective, les datations de Steve Richardson prennent beaucoup d'importance. Elles signifient en effet que la subduction, élément essentiel de la dynamique des plaques lithosphériques et nécessaire pour amener en profondeur des éléments de la croûte océaniquecroûte océanique, n'aurait commencé à fonctionner que 3 milliards d'années avant notre ère. C'est-à-dire 1,5 milliard d'années après la naissance de notre Planète.
Les analyses menées sur les diamants confirment l'origine superficielle de certaines éclogites. En effet, les faibles valeurs des rapports isotopiques 13C/12C de certains diamants suggèrent que ces cristaux se sont développés à partir de carbonecarbone léger, d'origine partiellement organique, et donc hérité de la surface de la Terre.
