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Aug 21, 2023

Comment les diamants remontent à la surface : ScienceAlert

"Un diamant est éternel." Ce slogan emblématique, inventé pour une campagne publicitaire très réussie dans les années 1940, vendait les pierres précieuses comme un symbole d'engagement éternel et d'unité. Mais notre nouvelle recherche,

"Un diamant est éternel." Ce slogan emblématique, inventé pour une campagne publicitaire très réussie dans les années 1940, vendait les pierres précieuses comme un symbole d'engagement éternel et d'unité.

Mais nos nouvelles recherches, menées par des chercheurs de divers pays et publiées dans Nature, suggèrent que les diamants pourraient également être le signe d'une rupture, c'est-à-dire des plaques tectoniques de la Terre. Cela peut même fournir des indices sur le meilleur endroit où aller les chercher.

Les diamants, étant les pierres naturelles les plus dures, nécessitent des pressions et des températures intenses pour se former. Ces conditions ne sont réunies qu’au plus profond de la Terre. Alors, comment parviennent-ils des profondeurs de la Terre jusqu’à la surface ?

Les diamants sont transportés dans des roches en fusion, ou magmas, appelées kimberlites. Jusqu'à présent, nous ne savions pas quel processus provoquait la projection soudaine de kimberlites à travers la croûte terrestre, après avoir passé des millions, voire des milliards d'années, cachées sous les continents.

La plupart des géologues s'accordent sur le fait que les éruptions explosives qui libèrent les diamants se produisent en synchronisation avec le cycle des supercontinents : un modèle récurrent de formation et de fragmentation de la masse continentale qui a défini des milliards d'années dans l'histoire de la Terre.

Cependant, les mécanismes exacts qui sous-tendent cette relation sont débattus. Deux théories principales ont émergé.

L'un d'entre eux suggère que les magmas kimberlitiques exploitent les « blessures » créées lorsque la croûte terrestre est étirée ou lorsque les plaques de roche solide recouvrant la Terre – appelées plaques tectoniques – se brisent. L'autre théorie implique des panaches du manteau, des remontées colossales de roches en fusion provenant de la limite noyau-manteau, situées à environ 2 900 km sous la surface de la Terre.

De plus, de nombreuses kimberlites ne présentent pas les « saveurs » chimiques que l’on s’attendrait à trouver dans les roches dérivées des panaches du manteau.

En revanche, on pense que la formation de kimberlite implique des degrés de fusion des roches du manteau extrêmement faibles, souvent inférieurs à 1 %. Un autre mécanisme est donc nécessaire. Notre étude propose une solution possible à cette énigme de longue date.

Nous avons déployé des analyses statistiques, notamment l’apprentissage automatique – une application de l’intelligence artificielle (IA) – pour examiner de manière médico-légale le lien entre la rupture du continent et le volcanisme kimberlitique. Les résultats de notre étude mondiale ont montré que les éruptions de la plupart des volcans kimberlitiques se sont produites 20 à 30 millions d'années après la rupture tectonique des continents terrestres.

De plus, notre étude régionale ciblant les trois continents où se trouvent la plupart des kimberlites – l’Afrique, l’Amérique du Sud et l’Amérique du Nord – conforte cette conclusion. Cela a également ajouté un indice majeur : les éruptions kimberlitiques ont tendance à migrer progressivement des bords des continents vers l’intérieur au fil du temps, à un rythme uniforme sur tous les continents.

Cela soulève la question : quel processus géologique pourrait expliquer ces modèles ? Pour répondre à cette question, nous avons utilisé plusieurs modèles informatiques pour capturer le comportement complexe des continents lorsqu'ils subissent un étirement, ainsi que les mouvements convectifs au sein du manteau sous-jacent.

Nous proposons qu'un effet domino puisse expliquer comment la fragmentation des continents conduit finalement à la formation de magma kimberlitique. Lors du rifting, une petite région de la racine continentale – des zones de roches épaisses situées sous certains continents – est perturbée et s'enfonce dans le manteau sous-jacent.

Ici, nous obtenons un affaissement de matériaux plus froids et une remontée du manteau chaud, provoquant un processus appelé convection dirigée par les bords. Nos modèles montrent que cette convection déclenche une chaîne de modèles d'écoulement similaires qui migrent sous le continent voisin.

Nos modèles montrent qu’en balayant la racine continentale, ces écoulements perturbateurs enlèvent une quantité importante de roche, de plusieurs dizaines de kilomètres d’épaisseur, de la base de la plaque continentale.

Divers autres résultats de nos modèles informatiques avancent ensuite pour montrer que ce processus peut rassembler les ingrédients nécessaires en quantités suffisantes pour déclencher juste assez de fusion pour générer des kimberlites riches en gaz. Une fois formé, et grâce à la grande flottabilité fournie par le dioxyde de carbone et l’eau, le magma peut remonter rapidement à la surface en emportant sa précieuse cargaison.