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Une formation rocheuse unique en Chine contient des indices que les plaques tectoniques ont subducté, ou sont allées sous d’autres plaques, au cours de l’éon archéen (il y a 4 milliards à 2,5 milliards d’années), tout comme elles le font aujourd’hui, selon une nouvelle étude.
Cette roche vieille de 2,5 milliards d’années, connue sous le nom d’éclogite, est rare, se formant lorsque la croûte océanique est poussée profondément dans le manteau (la couche entre la croûte et le noyau) à des températures relativement basses. Ce type de roche à haute pression et à basse température est « largement confiné aux zones de subduction sur la Terre actuelle », ont déclaré à Live Science les co-chercheurs principaux de l’étude, Timothy Kusky et Lu Wang, scientifiques de la Terre à l’Université chinoise des géosciences.
L’étude révèle les plus anciens éclogites connus d’une ancienne ceinture de montagnes trouvée dans la croûte océanique de la Terre, ont déclaré les chercheurs. Les roches les plus anciennes de ce genre — Roches vieilles de 2,1 milliards d’années en République démocratique du Congo – sont environ 400 millions d’années plus jeunes, ont déclaré les chercheurs.
Bien que ce ne soit pas la plus ancienne preuve de tectonique des plaques jamais enregistrée – une étude de 2021, par exemple, datée tectonique des plaques à environ 3,6 milliards d’années — la nouvelle découverte est un point de données précieux montrant que les plaques tectoniques se sont subductées les unes sous les autres dans les « premiers » jours de la Terre, du moins géologiquement parlant.
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Tectonique plate — les dalles mobiles qui composent la croûte extérieure de la Terre — sont responsables du cycle des matériaux et Éléments des profondeurs de la Terre à ses océans, ses surfaces et son atmosphère. Pendant des décennies, l’équipe de recherche a travaillé pour comprendre les débuts de l’histoire et de l’évolution de la Terre, « depuis le moment où elle s’est formée et refroidie à partir d’une boule de magma fondue dans l’espace » jusqu’au moment où elle s’est solidifiée, formant une croûte rigide qui a évolué vers le système tectonique des plaques que nous avons aujourd’hui, ont déclaré Kusky et Wang.
Les plaques tectoniques sont cruciales pour chauffer la planète. En raison du déplacement des plaques tectoniques, « la chaleur est perdue de l’intérieur, un peu comme le pain flottant et se déplaçant sur une casserole de ragoût bouillant chaud en dessous », ont-ils déclaré. « Si la transition vers une tectonique des plaques Terre s’est produit tôt, ou si la planète a évolué à travers différentes étapes dominées par différents mécanismes de perte de chaleur, est l’une des questions les plus non résolues et débattues dans les sciences de la Terre aujourd’hui.
C’est pourquoi, au cours des 20 dernières années, l’équipe de recherche a cartographié des roches éon archéennes s’étendant sur environ 990 miles (1 600 kilomètres) dans le nord de la Chine – « une ancienne ceinture de montagnes, appelée orogène, enregistrant l’endroit où deux plaques tectoniques sont entrées en collision il y a environ 2,5 milliards d’années », ont déclaré Kusky et Wang.
De nombreuses caractéristiques de ces roches indiquent que cette ancienne ceinture de montagnes s’est formée lorsque des plaques tectoniques ont interagi les unes avec les autres. Par exemple, des fragments de croûte océanique appelés ophiolites sont piégés dans l’ancienne zone de collision, tout comme des mélanges de roches très déformés appelés mélanges (Français pour « mélanges ») qui marquent les endroits où les plaques sont entrées en collision, ont déclaré les chercheurs. L’équipe a également trouvé de grandes structures pliées, appelées nappes, que la tectonique des plaques a poussées de centaines à des milliers de kilomètres.
Haute pression, basse température
La découverte des éclogites dans le mélange révèle qu’une dalle tectonique de croûte océanique subductée sous une autre plaque, se métamorphosant – c’est-à-dire dont la composition, la texture ou la structure interne est altérée par la chaleur et la pression – alors qu’elle plonge profondément dans le manteau.
Il est rare de trouver des éclosions de l’éon archéen, ce qui a « conduit à une affirmation selon laquelle la tectonique des plaques moderne ne fonctionnait pas dans l’Archéen », ont déclaré Kusky et Wang. « Ainsi, trouver l’élogie, un indicateur clé de la subduction profonde et froide, est très important. »
Un L’analyse en laboratoire des éclosions du site a révélé qu’elles se sont formées sur une dorsale océanique qui s’étendait il y a environ 2,5 milliards d’années, ont été transportées à travers le fond de l’océan et ont ensuite été poussées dans le manteau par subduction. Les microstructures dans les minéraux grenat et clinopyroxène indiquent qu’ils ont atteint des températures comprises entre 1 458 et 1 634 degrés Fahrenheit (792 et 890 degrés Celsius) et des pressions élevées entre 287 000 et 355 000 livres par pouce carré (19,8 et 24,5 kilobars).
Ces chiffres suggèrent que les éclogites se sont subductés à au moins 40 miles (65 km) de profondeur, ont rapporté les chercheurs. En d’autres termes, ces résultats sont similaires aux données des minéraux trouvés dans les zones de subduction modernes, ont déclaré Kusky et Wang.
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Finalement, la pression des deux plaques tectoniques en collision a comprimé les roches denses jusqu’à la surface, « un peu comme une graine de pastèque entre vos doigts mouillés », ont déclaré Kusky et Wang.
« Je pense que c’est une étude très intéressante », a déclaré à Live Science Nicolas Greber, professeur de géochimie au Muséum d’histoire naturelle de Genève et à l’Institut des sciences géologiques de l’Université de Berne, qui n’a pas participé à la recherche. « Ces éclogites sont importantes parce qu’elles montrent non seulement que les zones de subduction existaient à cette époque, mais en fait que ces zones de subduction pouvaient être assez raides. »
Malgré cela, les résultats ne sont pas trop surprenants ou même si nouveaux, a déclaré Roberta Rudnick, professeur de sciences de la Terre à l’Université de Californie à Santa Barbara qui n’a pas participé à l’étude. « Ce n’est pas vraiment particulièrement nouveau, à mon avis », comme d’autres chercheurs l’ont déjà rapporté sur les éclogites anciennes et les minéraux d’éclogite. piégés à l’intérieur des diamants qui est venu à travers des tuyaux volcaniques qui « ont été très bien étudiés au fil des décennies », a-t-elle déclaré à WordsSideKick.com.
Rudnick a ajouté que « tout le sujet du début de la tectonique des plaques est certainement une question non résolue. Mais je pense que la plupart de la communauté n’aurait aucun problème à ce que la tectonique des plaques soit en fonctionnement de 2,5 milliards d’années. [ago]. »
L’étude a été publiée en ligne le 4 avril dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.
Publié à l’origine sur Live Science.
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