FrontièresDifférenciation précoce de la Terre

La naissance et l’enfance de la Terre ont été une période de profonde différenciation impliquant une réorganisation interne massive en noyau, manteau et proto-croûte, le tout en quelques centaines de millions d’années de la formation du système solaire (t0). Les preuves physiques et isotopiques indiquent que la formation de noyaux riches en fer s’est généralement produite très tôt dans les planétésimaux, les blocs de construction de la proto-Terre, dans les 3 millions d’années environ de t0. Les étapes finales de l’accrétion planétaire terrestre ont impliqué des impacts géants violents et très énergétiques entre des objets de la taille de Mercure à Mars et des embryons planétaires. En raison du réchauffement dû à l’impact, la Terre primitive était parfois partiellement ou entièrement fondue, ce qui augmentait la probabilité d’un équilibre à haute pression et haute température entre les matériaux formant le noyau et le manteau. Le manteau silicaté de la Terre possède harmonieusement des niveaux d’abondance des éléments sidérophiles Ni et Co qui peuvent être conciliés par l’équilibrage entre l’alliage de fer et le silicate dans des conditions comparables à celles attendues pour un océan magmatique profond. La solidification d’un océan magmatique profond a peut-être impliqué une ségrégation cristal-fonte à haute pression, mais le brassage convectif ultérieur du manteau a pu effacer en grande partie la stratification naissante. Cependant, les roches primitives du manteau supérieur présentent apparemment des rapports d’éléments lithophiles réfractaires non chondritiques en éléments majeurs et en traces qui peuvent être liés de manière plausible à la différenciation précoce des phases mantelliques à ultra-haute pression. Les effets géochimiques du fractionnement des cristaux dans un océan magmatique profond sont partiellement limités par l’expérimentation à haute pression. La comparaison entre les modèles de composition du manteau convectif primitif et de la masse silicatée terrestre permet généralement, et peut-être même favorise, un fractionnement total de 10 à 15 % d’un assemblage du manteau profond composé principalement de Mg-perovskite et de quantités mineures mais géochimiquement importantes de Ca-perovskite et de ferropericlase. L’isolement à long terme d’un tel amas cristallin est généralement compatible avec les contraintes isotopiques des rapports Sm/Nd et Lu/Hf intégrés dans le temps dans le manteau supérieur moderne et pourrait expliquer les caractéristiques de certains réservoirs isotopiques du manteau. Bien qu’il reste beaucoup à apprendre sur la période de formation la plus précoce du développement de la Terre, une convergence d’arguments théoriques, physiques, isotopiques et géochimiques commence à produire un portrait autoconsistant de la Terre naissante.

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