Les zircons, un minéral presque aussi vieux que la Terre elle-même, sont un chronomètre et fournissent également une fenêtre chimique sur de nombreux phénomènes géologiques, tels que l'état d'oxydation. En déterminant les niveaux d’oxydation des magmas qui ont formé ces zircons détritiques, les scientifiques sont en mesure de déduire le début du recyclage de la croûte au manteau, l’altération et le cycle du supercontinent. Crédit : Science China Press
Une nouvelle étude exploite les zircons détritiques pour dévoiler les anciens processus géologiques qui façonnent la Terre, du recyclage de la croûte au manteau jusqu'à la formation de supercontinents. La recherche a été dirigée par le Dr Rui Wang et son doctorat. l'étudiant Shao-chen Wu (Institut des sciences de la Terre, Université chinoise des géosciences, Pékin), le Dr Roberto Weinberg et le Dr Peter Cawood (Université Monash) et le Dr William Collins (Université Curtin).
Les zircons, un minéral presque aussi vieux que la Terre elle-même, se cristallisent lorsque les magmas (roches en fusion) refroidissent et peuvent être trouvés en quantités infimes dans les roches magmatiques. La formation de magma constitue les montagnes de la Terre. Par les interactions avec l’eau et l’atmosphère, les montagnes se décomposent en sédiments.
Les zircons sont si durables et résistants aux intempéries et à l’érosion qu’ils disparaissent rarement. C’est pourquoi ce minéral présent dans les sédiments (appelé « zircons détritiques ») détient le plus grand aperçu de l’histoire de la Terre. Le zircon s'enrichit en U (datation U-Pb) est un chronomètre et fournit également une fenêtre chimique sur de nombreux phénomènes géologiques, tels que l'état d'oxydation.
Moyenne mobile de ΔFMQ du zircon d'origine ignée et dérivée des sédiments (la proportion inférieure à 10 % n'est pas indiquée) avec les intervalles d'amalgamation des supercontinents. Les magmas les plus réduits associés aux sources sédimentaires avec une ca. 600 Ma de cyclicité, s'est établie à 2,6 milliards d'années. Crédit : Science China Press
L'équipe utilise une nouvelle méthode de Loucks et al (2020) pour déterminer l'état d'oxydation des magmas granitiques qui utilise les ratios de Ce, U et Ti dans le zircon pour suivre le changement d'état d'oxydation des magmas crustaux au cours de l'histoire de la Terre. Le calcul ne nécessite pas de connaître la charge ionique, ni de déterminer la température de cristallisation, la pression ou la composition de fusion parentale.
« Les méthodes précédentes incluent les oxybaromètres Ce/Ce* et Eu/Eu*, mais chacune présente des limites liées à la température, à la pression, aux variations de la composition chimique de la roche hôte ou à la précision des éléments ETR nécessaires pour mesurer les anomalies Ce/Ce* et Eu/Eu*. .» Bob Loucks d'Australie occidentale dit.
Avancées dans les techniques d’oxybaromètre
Cet oxybaromètre amélioré permet une évaluation plus fiable de la variation de l’état d’oxydation, qui peut désormais être interprétée en termes de changements tectoniques globaux au fil du temps. En déterminant les niveaux d’oxydation des magmas qui ont formé ces zircons détritiques, les scientifiques sont en mesure de déduire le début du recyclage de la croûte au manteau, l’altération et le cycle du supercontinent.
Le point clé est que les roches qui se trouvent à la surface de la Terre peuvent être transportées vers les profondeurs du manteau terrestre (à des centaines, voire des milliers de kilomètres sous la surface). Nos données montrent que non seulement cela se produit aujourd'hui, mais qu'il aurait pu durer pendant En examinant les zircons depuis les débuts de la Terre, les zircons vieux de 3 milliards d'années, jusqu'à ceux formés aujourd'hui, nous avons découvert l'état rédox des magmas dans lesquels ils se sont formés.
L'état d'oxydation (exprimé en ΔFMQ) des zircons détritiques a augmenté à environ 3,5 milliards d'années, suivi d'une moyenne constante ΔFMQ > 0 au cours des 3 derniers milliards d'années, suggérant le recyclage de la lithosphère océanique dans le manteau dans ce qui est finalement devenu une zone de subduction. . Cela montre que la limite inférieure de l’état rédox a chuté de façon spectaculaire il y a 2,6 milliards d’années, marquant la formation de continents bien définis et l’enfouissement de roches océaniques dans le manteau profond de la Terre. De plus, nous avons découvert une cyclicité des modèles redox : tous les 600 millions d'années environ, les continents se rassemblent pour former des supercontinents, comme Gondwana, Rodinia, Nura et Superia.
