Land Ahoy : les premiers continents ont remonté à la surface de la Terre 500 millions d’années plus tôt que prévu

La plupart des gens savent que les masses terrestres sur lesquelles nous vivons tous ne représentent que 30 % de la surface de la Terre, et le reste est couvert par les océans.

L’émergence des continents a été un moment charnière dans l’histoire de la vie sur Terre, notamment parce qu’ils sont l’humble demeure de la plupart des humains. Mais on ne sait toujours pas exactement quand ces masses continentales sont apparues pour la première fois sur Terre et quels processus tectoniques les ont construites.

Notre recherche, publié dans Actes de l’Académie nationale des sciences, estime l’âge des roches des fragments continentaux les plus anciens (appelés cratons) en Inde, en Australie et en Afrique du Sud. Le sable qui a créé ces rochers aurait autrefois formé certaines des premières plages du monde.

Nous concluons que les premiers grands continents se sont élevés au-dessus du niveau de la mer il y a environ 3 milliards d’années – bien plus tôt que les 2,5 milliards d’années estimés par les recherches précédentes.

Une plage vieille de 3 milliards d’années

Lorsque les continents s’élèvent au-dessus des océans, ils commencent à s’éroder. Le vent et la pluie brisent les roches en grains de sable, qui sont transportés en aval par les rivières et s’accumulent le long des côtes pour former des plages.

Ces processus, que nous pouvons observer en action lors d’un voyage à la plage aujourd’hui, fonctionnent depuis des milliards d’années. En parcourant les archives rocheuses à la recherche de signes d’anciens dépôts de plage, les géologues peuvent étudier des épisodes de formation de continents qui se sont produits dans un passé lointain.

À gauche : formations de grès (avec règle pour l’échelle) ; à droite : images microscopiques de grains de zircon. Crédit : auteur fourni

Le craton de Singhbhum, un ancien morceau de croûte continentale qui compose les parties orientales du sous-continent indien, contient plusieurs formations de grès ancien. Ces couches ont été formées à l’origine à partir de sable déposé dans les plages, les estuaires et les rivières, qui a ensuite été enfoui et comprimé dans la roche.

Nous avons déterminé l’âge de ces gisements en étudiant des grains microscopiques d’un minéral appelé zircon, qui est conservé au sein de ces grès. Ce minéral contient d’infimes quantités d’uranium, qui se transforme très lentement en plomb par désintégration radioactive. Cela nous permet d’estimer l’âge de ces grains de zircon, à l’aide d’une technique appelée datation uranium-plomb, ce qui est bien adapté à la datation de roches très anciennes.

Les grains de zircon révèlent que les grès de Singhbhum ont été déposés il y a environ 3 milliards d’années, ce qui en fait l’un des plus anciens gisements de plage au monde. Cela suggère également qu’une masse continentale a émergé dans ce qui est maintenant l’Inde il y a au moins 3 milliards d’années.

Il est intéressant de noter que des roches sédimentaires d’environ cet âge sont également présentes dans les plus anciens cratons d’Australie (les cratons de Pilbara et de Yilgarn) et d’Afrique du Sud (le craton de Kaapvaal), suggérant que plusieurs masses continentales pourraient avoir émergé autour du globe à cette époque.

Élever au-dessus

Comment les continents rocheux ont-ils réussi à s’élever au-dessus des océans ? Une caractéristique unique des continents est leur croûte épaisse et flottante, qui leur permet de flotter au-dessus du manteau terrestre, tout comme un bouchon dans l’eau. Comme les icebergs, le sommet des continents à croûte épaisse (généralement plus de 45 km d’épaisseur) dépasse de l’eau, tandis que les blocs continentaux à croûte plus fine qu’environ 40 km restent submergés.

Donc, si le secret de l’ascension des continents est dû à leur épaisseur, nous devons comprendre comment et pourquoi ils ont commencé à s’épaissir en premier lieu.

Les granits sont parmi les types de roches les moins denses et les plus flottants (stylo inclus pour l’échelle). Crédit : auteur fourni

La plupart des continents anciens, y compris le craton de Singhbhum, sont constitués de granites, qui se sont formés par la fonte de roches préexistantes à la base de la croûte. Dans nos recherches, nous avons découvert que les granites du craton de Singhbhum se sont formés à des profondeurs de plus en plus grandes entre environ 3,5 milliards et 3 milliards d’années, ce qui implique que la croûte devenait plus épaisse au cours de cette fenêtre temporelle.

Parce que les granites sont l’un des types de roches les moins denses, l’ancienne croûte du craton de Singhbhum serait devenue progressivement plus flottante à mesure qu’elle s’épaississait. Nous calculons qu’il y a environ 3 milliards d’années, la croûte continentale du craton de Singhbhum avait atteint une épaisseur d’environ 50 km, ce qui la rend suffisamment flottante pour commencer à s’élever au-dessus du niveau de la mer.

La montée des continents a eu une profonde influence sur le climat, l’atmosphère et les océans de la Terre primitive. Et l’érosion de ces continents aurait fourni des nutriments chimiques aux environnements côtiers dans lesquels la vie photosynthétique précoce était florissante, conduisant à une boom de la production d’oxygène et, en fin de compte, aider à créer le atmosphère riche en oxygène dans laquelle nous prospérons aujourd’hui.

L’érosion des premiers continents aurait également contribué à séquestrer le dioxyde de carbone de l’atmosphère, entraînant un refroidissement global de la Terre primitive. En effet, les premiers dépôts glaciaires se produisent également apparaissent dans les archives géologiques il y a environ 3 milliards d’années, peu de temps après que les premiers continents ont émergé des océans.

Écrit par:

• Priyadarshi Chowdhury – Chercheur postdoctoral, Université Monash
• Jack Mulder – Associé de recherche, Université du Queensland
• Oliver Nebel – Professeur agrégé, Université Monash
• Peter Cawood – Professeur et lauréat ARC, Université Monash

Publié à l’origine le La conversation.