Une expédition internationale composée d’une trentaine de chercheurs vient de révéler de nouvelles découvertes sur l’évolution de la Terre. Les scientifiques ont pu extraire pour la première fois des carottes de la partie basse de la croûte océanique Pacifique. Les résultats de leur travail sont publiés dans le numéro du 1^er décembre 2013 de la revue Nature. L’article est intitulé «Primitive Layered Gabbros from Fast-Spreading Lower Oceanic Crust”. (voir le lien au bas de cette note).

On sait depuis longtemps que la croûte océanique constitue environ les deux tiers de la surface de la Terre et provient de l’ascension du magma au niveau des dorsales océaniques où se produit un phénomène d’accrétion. Toutefois, la partie profonde de ce processus est dissimulée sous une épaisseur de plusieurs kilomètres de croûte au-dessus. De ce fait, les scientifiques n’avaient pu, jusqu’alors qu’émettre des hypothèses sur la formation de la croûte inférieure en se basant sur des relevés sismiques et sur l’étude de roches récoltées à la surface de la Terre.

L’équipe scientifique s’est rendue sur le Hess Deep, vaste rift océanique qui se trouve à proximité de la jonction entre trois plaques tectoniques : la plaque Pacifique, celle de Nazca et celle des Cocos. C’est dans ce secteur qu’ils ont extrait des carottes de gabbros qui se sont formés à plus de trois kilomètres sous le plancher océanique. Les gabbros sont des roches magmatiques issues de la fusion partielle de la péridotite mantellique au niveau de la dorsale ; elles ont subi, contrairement au basalte, un refroidissement lent, donc une cristallisation complète, ce qui explique leur structure grenue.

On se doutait de leur présence de gabbros dans cette partie de la croûte océanique à travers la théorie de la tectonique des plaques et par l’observation des ophiolites. Ces dernières sont des fragments de croûte océanique que l’on rencontre à la surface de la Terre, par exemple dans le massif du Chenaillet, près du Col de Montgenèvre, dans les Alpes françaises. Toutefois, les gabbros en provenance du plancher océaniques n’avaient que très rarement été récoltés.

Une autre surprise attendait les chercheurs. En observant de fines lames de gabbros au microscope polarisant, ils ont identifié des quantités importantes d’orthopyroxène, un silicate de magnésium que l’on croyait absent de la croûte inférieure. Cette découverte signifie que les réactions chimiques qui contribuent à la formation de cette partie de la croûte devront être réévaluées.

Une autre découverte met en doute l’une des principales théories de la formation de la croûte océanique inférieure. Elle concerne l’olivine, également un silicate de magnésium, que l’on trouve sous forme de petits cristaux dans des intrusions sur Terre, mais que l’on ne s’attendait pas à trouver dans la croûte océanique. Toutefois, d’autres analyses devront être effectuées car les chercheurs n’ont extrait qu’une carotte représentant une infime partie de la croûte en un seul lieu. Pour avoir confirmation de cette dernière découverte, il faudra effectuer d’autres carottages dans la couche océanique inférieure.

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12778.html.

 

An international expedition of 30 researchers has just revealed new discoveries about the Earth’s development. The scientists recovered the first-ever drill core from the lower crust of the Pacific Ocean. Their findings are described in the December 1^st 2013 issue of Nature in a paper titled « Primitive Layered Gabbros from Fast-Spreading Lower Oceanic Crust. » (see link below).

It is well known that oceanic crust makes up two-thirds of the Earth’s surface and forms from the rise of magma at mid-ocean ridge spreading centres. However, the deepest levels of this process are hidden from view due to the miles of upper volcanic crust on top. So, until now scientists had only been able to make guesses about the formation of the lower crust based on seismic evidence and the study of rocks found on land.

The researchers travelled to the Hess Deep, a large rift valley near the triple junction between the Pacific, Nazca and Cocos plates. There, they recovered core sections of gabbros that formed more than two miles beneath the sea floor. Gabbros are magmatic rocks produced by the partial fusion of mantel peridotite ; contrary to basalts, they underwent a slow cooling, thus a partial crystallisation, which gives them a coarse-grained structure.

The two-month expedition confirmed for the first time the widespread existence of layered gabbros in the lower crust. This observation had been predicted by plate tectonic theory and from ophiolites (fragments of ocean crust) found on land, but only rarely had actual layered rocks been recovered from the ocean floor.

A second surprise was awaiting the explorers. By studying thin slices of the gabbros under polarizing microscopes, the scientists identified substantial amounts of orthopyroxene, a magnesium silicate that was thought to be absent from the lower crust. The discovery means that basic chemical reactions forming the lower crust will now have to be re-studied.

Another discovery casts doubt on one of the main theories of the construction of the lower ocean crust. It involved the mineral olivine, also a magnesium silicate. This mineral is known to grow in delicate crystals sometimes found in intrusions on land, but never expected in the ocean crust. However, more analyses will need to be made because the researchers just cored a small section of the crust in one place on this expedition. To know for sure, they will have to explore the lower crust more, which will require more drilling.

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12778.html