Origine de la croûte continentale

Comparée à la croûte océanique dont l'âge ne dépasse pas 200 millions d'années la croûte continentale date par endroit d'environ 4,4 milliards d'années. Elle seule nous permet d'avoir des informations sur l'histoire géologique primitive de notre planète. Cependant les vestiges de la croûte primitive demeurent rares car les matériaux de la croûte ont parfois été plusieurs fois recyclés dans le manteau sous l'effet de la tectonique des plaques.

Répartition géographique des grandes provinces archéennes

(d'après Condie 1981 et Goodwin 1991)

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La Terre n'a pas toujours eu la même structure. La répartition et la composition des réservoirs terrestres (noyau, manteau, croûte, atmosphère) ont évolué depuis son origine.

Pour étudier l'évolution de ces réservoirs, on dispose depuis quelques dizaines d'années de moyens de datation. La chronologie relative ne permet pas de dater des événements tels que la formation de la croûte continentale, par contre les résultats obtenus par radiochronologie permettent d'avoir une idée de plus en plus précise de l'âge de la Terre, du système solaire... de la formation des différentes enveloppes de la Terre.

 L'âge des premiers continents:

• Les plus vieilles roches connues sont des gneiss de la formation d'Acasta (Canada) datés à 4,03Ga (Bowring et Williams, 1999).Ces gneiss sont des roches métamorphiques qui se sont formées en profondeur, elles ne donnent donc aucune indication sur les conditions de surface.

• Cependant un chercheur, Jonathan O'Neil, vient de mettre en évidence dans le Nord du Québec, le long de la côte est de la baie d'Hudson, des roches datées à 4,28Ga. L'âge de ces faux amphibolites issus de la formation rocheuse verte de Nuvvuagittuq, a été estimé par radiodatation avec le couple Néodyme/Samarium. (Pour la Science-nov 2008)

• Viennent ensuite les gneiss d'Amitsoq ( Province d'Isua au Groenland) datés à  environ 3,8Ga: ces gneiss constituent les plus grands volumes de croûte continentale primitive connus à ce jour.

• De la période hadéenne (antérieure à 4 Ga) nous ne connaissons aucune roche. Les matériaux terrestres les plus anciens, vestiges des roches de cette époque, sont des  minéraux remaniés et incorporés dans des roches plus récentes. Ces minéraux, des zircons (silicates de zirconium ZrSiO₄), ont été découverts dans des vieux grès et des conglomérats à Jack Hills (Australie de l'ouest). Les zircons sont très résistants , ils  perdurent même si la roche mère est détruite complètement par l'altération et l'érosion.

Les zircons des Jack Hills ont été retrouvés dans un  banc fossile de graviers, cependant il est difficile de dire quelle était la nature de la roche-mère dans laquelle ils se sont formés.Ces zircons sont inclus dans des zircons plus récents. Ils ont été datés à 4,404Ga (Wilde et al., 2001). Les zircons ont été datés grâce à l'uranium et au plomb qu'ils contiennent. En effet, le plomb présent dans le zircon ne peut avoir été produit que par la désintégration radioactive de l'uranium initialement piégé dans le réseau cristallin du zircon. Les rapports isotopiques ¹⁸O/¹⁶O élevés de ces zircons, tend à prouver que l'eau était déjà présente sur Terre à l'époque de la formation de ces zircons. En effet, le rapport ¹⁸O/¹⁶O ces zircons indiquerait que la roche-mère des zircons se serait formée à température peu élevée, à proximité de la surface, au contact des eaux de pluie ou des eaux océaniques.

Pour en savoir plus:

• Des atomes aux planètes habitables: l'origine de la vie sur Terre et la vie dans l'Univers; Muriel Gargaud, Philippe Claeys, Hervé Martin; Collaborateur Pierre Léna; Presses Universitaires de Bordeaux, 2005
• "Une Terre jeune et froide" John Valley - Dossier pour la science n°67 Avril-Juin 2010
• Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4,4 Gyr ago; Simon A. Wilde, John W.Valley, William H. Peck, Colin M. Graham; Letters to Nature, Nature - Vol 409 - 11 Janvier 2001

 Mise en place de la croûte continentale:

Actuellement, la croûte continentale se forme par fusion d'un coin de manteau dans un contexte de subduction. La composition de ce manteau est modifiée par les fluides qui s'échappent de la croûte océanique subductée.

Contrairement à cette croûte continentale moderne, la croûte continentale primitive aurait une autre origine.

Il existe plusieurs arguments en faveur d'une extraction mantellique de la coûte continentale:

• les données de la géochimie des radio-isotopes lourds tels que le couple Rb/Sr:

Ce couple n'est pas seulement un géochronomètre. Les deux éléments n'ont pas les mêmes propriétés, le Rubidium a tendance à s'intégrer dans les matériaux crustaux alors que le Strontium se retrouvera préférentiellement dans le manteau.

Le rapport isotopique ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr que l'on mesure dans une roche dépend de deux choses:

- du temps écoulé depuis la fermeture du système (c'est à dire depuis la formation de la roche)

- du rapport initial d'abondance chimique entre l'élément Rb et l'élément Sr; ainsi si on compare deux roches de même âge, celle qui aura un rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr plus élevé sera celle qui se sera formée à partir d'un réservoir riche en Rb.

La croûte continentale a un rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr plus élevé que celui du manteau.

Pour connaître la composition du manteau on a échantillonné  les MORB, produits de la fusion partielle des péridotites.

Pour certains auteurs, la croûte continentale primitive proviendrait de la fusion à faible profondeur d'une croûte océanique transformée en amphibolite à grenat.

Cette croûte continentale primitive est formée de Tonalites, de Granodiorites et de Trondhjémites. Sa composition est la même à l'échelle de la planète.

Pour en savoir plus:

• L'environnement de la Terre primitive; Muriel Gargaud, Didier Despois, Jean-Claude Parisot; Presses Universitaires de Bordeaux, 2^ème édition

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