Une étude géochimique relie les anorthosites anciennes à la subduction chaude de la Terre

Une équipe de chercheurs a fait des progrès dans la compréhension de la formation des anorthosites de type massif, des roches énigmatiques qui ne se sont formées qu’au milieu de l’histoire de la Terre. Ces formations rocheuses ignées riches en plagioclase, qui peuvent couvrir des superficies allant jusqu’à 42 000 kilomètres carrés et abritent des gisements de minerai de titane, intriguent les scientifiques depuis des décennies en raison de théories contradictoires sur leurs origines.

Une nouvelle étude publiée dans Progrès scientifiques Le 14 août, l’exposition met en lumière les liens complexes entre l’évolution du manteau et de la croûte terrestre et les forces tectoniques qui ont façonné la planète tout au long de son histoire. Elle offre également de nouvelles façons d’explorer le début de la tectonique des plaques, le fonctionnement de la dynamique de subduction il y a des milliards d’années et l’évolution de la croûte terrestre.

L’équipe de recherche, dirigée par Duncan Keller et Cin-Ty Lee de Rice, a étudié des anorthosites de type massif pour tester des hypothèses sur les magmas qui les ont formées. La recherche s’est concentrée sur les anorthosites de Marcy et de Morin, des exemples classiques de l’orogène de Grenville en Amérique du Nord, vieux d’environ 1,1 milliard d’années.

En analysant les isotopes de bore, d’oxygène, de néodyme et de strontium dans les roches et en effectuant une modélisation pétrogénétique, les chercheurs ont découvert que les magmas qui ont formé ces anorthosites étaient riches en matières fondues provenant de croûtes océaniques altérées par l’eau de mer à basse température. Ils ont également trouvé des signatures isotopiques correspondant à d’autres roches de la zone de subduction comme la serpentinite abyssale.

« Nos recherches indiquent que ces anorthosites géantes sont probablement issues de la fonte massive de la croûte océanique subductée sous des marges continentales convergentes », a déclaré Keller, chercheur postdoctoral associé en sciences de la Terre, de l’environnement et des planètes et auteur principal de l’étude. « Comme le manteau était plus chaud dans le passé, ce processus relie directement la formation d’anorthosites de type massif à l’évolution thermique et tectonique de la Terre. »

L’étude, qui combine des méthodes classiques avec la nouvelle application de l’analyse isotopique du bore aux anorthosites de type massif, suggère que ces roches se sont formées lors d’une subduction très chaude qui aurait pu prévaloir il y a des milliards d’années.

Étant donné que les anorthosites de type massif ne se forment pas aujourd’hui sur Terre, les nouvelles preuves reliant ces roches à une subduction très chaude sur la Terre primitive ouvrent de nouvelles approches interdisciplinaires pour comprendre comment ces roches relatent l’évolution physique de notre planète.

« Cette recherche fait progresser notre compréhension des anciennes formations rocheuses et met en lumière les implications plus larges de l’histoire tectonique et thermique de la Terre », a déclaré Lee, professeur de géologie Harry Carothers Wiess, professeur de sciences de la Terre, de l’environnement et des planètes et co-auteur de l’étude.

Les autres co-auteurs de l’étude sont William Peck du Département des géosciences de la Terre et de l’environnement de l’Université Colgate ; Brian Monteleone du Département de géologie et de géophysique de la Woods Hole Oceanographic Institution ; Céline Martin du Département des sciences de la Terre et des planètes de l’American Museum of Natural History ; Jeffrey Vervoort de l’École de l’environnement de l’Université d’État de Washington ; et Louise Bolge de l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’Université Columbia.