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À la découverte de la croûte la plus ancienne de la Terre : quelle était la composition et la formation de la croûte d'origine
L'évolution de la croûte terrestre implique la formation, la destruction et le renouvellement de sa couche extérieure rocheuse. Au cours de ces processus, la variabilité de la composition de la croûte terrestre est bien plus grande que celle d’autres planètes similaires (comme Mars, Vénus et Mercure). Contrairement à la croûte relativement unique des autres planètes, la croûte terrestre contient non seulement des plaques océaniques mais aussi des plaques terrestres. Cette propriété unique reflète les processus crustals complexes qui se sont produits au cours de l'histoire de la Terre, en particulier le mouvement continu de la tectonique des plaques. Les scientifiques ont proposé une série de théories sur les mécanismes de l'évolution de la croûte terrestre et fourni des solutions hypothétiques aux problèmes du système terrestre primitif sur la base de preuves et d'observations géologiques fragmentaires.
Croûte précoce
Mécanisme de formation de la croûte terrestre
La Terre était initialement en fusion à l'échelle mondiale, en raison des températures élevées générées et maintenues par la compression de son atmosphère primitive, sa rotation rapide et ses fréquentes collisions avec les astéroïdes proches. À mesure que l’agrégation planétaire ralentissait, la Terre s’est progressivement refroidie et la chaleur de l’océan de lave a été perdue dans l’espace par rayonnement. Une théorie sur la solidification de la lave est que lorsque la température chute à un certain niveau, le fond de l'océan de lave commence à se cristalliser, formant une fine couche de « croûte de refroidissement ». Cette couche de croûte refroidie fournissait une isolation thermique au sous-sol peu profond, maintenant des températures suffisantes pour favoriser les processus de cristallisation dans l'océan en fusion profond.
Pendant la cristallisation de l'océan de lave, la composition des cristaux résultants varie avec la profondeur, la pérovskite de Mg étant le composant principal à des profondeurs plus importantes et l'olivine étant le composant principal dans les zones moins profondes.
Dichotomie crustale
La dichotomie crustale fait référence au contraste frappant entre la composition et les propriétés des plaques océaniques et continentales. Actuellement, les croûtes océaniques et continentales sont générées et maintenues par des processus de tectonique des plaques, mais il est peu probable que la dichotomie de la croûte terrestre primitive ait été générée par ces mécanismes. L'étude suggère que la dichotomie de la croûte terrestre pourrait s'être formée avant le début du mouvement global des plaques, car des roches terrestres minces et de faible densité recouvraient toute la Terre à l'époque et n'ont pas réussi à couler.
L'impact de la collision
De nombreux cratères d'impact de grande taille se trouvent sur les planètes de tout le système solaire et sont associés à une période connue sous le nom de bombardement lourd tardif, qui a pris fin il y a environ 4 milliards d'années. Les recherches menées ces dernières années ont également montré que le taux d’érosion de la Terre et le mouvement continu des plaques signifient que ces cratères d’impact ne sont plus visibles aujourd’hui. Si l'on agrandit les cratères d'impact observés sur la Lune, on estime qu'au moins 50 % de la croûte terrestre initiale est recouverte de bassins d'impact. Cette estimation révèle l'impact significatif des empreintes d'impact sur la surface terrestre.
Les principaux effets des cratères d’impact sur la croûte terrestre primitive comprennent la formation de grands tunnels, l’ajustement de la pression au sol et l’augmentation de la température de la couche inférieure.
Types de croûtes
Croûte originale
Les minéraux se sont cristallisés à partir de l'océan en fusion pour former la croûte originelle. Une explication possible de ce processus est que la solidification du bord du manteau il y a environ 4,43 milliards d’années a produit des continents composés de roches ultramafiques riches en magnésium.
Croûte secondaire
La croûte secondaire est formée principalement par le recyclage de la croûte primitive précédente pour produire la croûte secondaire de base. La fusion partielle dans ce processus augmente la composante basique de la fonte, et la majeure partie de la croûte secondaire se forme sur la dorsale médio-océanique pour constituer la croûte océanique.
Troisième croûte
La croûte continentale actuelle est la croûte tertiaire, le type de croûte le plus différencié, avec une composition sensiblement différente de la composition globale de la Terre. Cette croûte contient plus de 20 % d'éléments incompatibles, ce qui est dû à la fusion partielle de la croûte secondaire.
Le début de la tectonique des plaques
La formation et le développement des plaques sont causés par des points chauds dans le manteau primitif, qui provoquent l'affaissement local de la croûte à la surface, favorisant l'affaissement ultérieur des plaques. Les modèles numériques montrent que seuls des points chauds puissants peuvent ramollir la croûte et briser sa structure. Selon le modèle, la subduction initiale a commencé il y a 3,6 milliards d’années.
Analogies modernes avec la croûte terrestre primitiveLes caractéristiques géochimiques des roches archéennes précoces du complexe rocheux métamorphique d'Acasta sont très similaires à celles de certaines roches mésochistes modernes d'Islande, ce qui nous permet d'explorer dans une certaine mesure la composition et les processus de formation de la croûte terrestre à cette époque.
Derrière les mystères de la Terre, l’étude de ces premières croûtes nous aide non seulement à comprendre l’histoire de la Terre, mais inspire également une réflexion approfondie sur les activités géologiques possibles dans le futur. Face à ces mécanismes complexes d’évolution de la croûte terrestre, on ne peut s’empêcher de se demander : existe-t-il alors des similitudes dans l’évolution de la croûte terrestre des autres planètes, ou sont-elles chacune uniques ?
