Quand d’anciennes éruptions propulsaient des diamants à la surface de la Terre

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Une nouvelle étude offre des indices sur les mystères des éruptions de kimberlite, à l’origine de la plupart des diamants extraits sur Terre aujourd’hui.

Par Maya Wei-Haas

Même si les diamants peuvent sembler joliment perchés au sommet d'une bague, les roches dont ils sont issus s'aventurent à la surface de la Terre dans un voyage qui est tout sauf glamour. Il y a des millions d'années, certaines des éruptions volcaniques les plus étranges et les plus violentes de notre planète ont extrait des profondeurs souterraines la plupart des diamants extraits aujourd'hui sous la forme de roches teintées de bleu appelées kimberlites.

Contrairement aux volcans qui apparaissent généralement près des bords les plus minces des continents, les éruptions qui ont produit la plupart des kimberlites ont traversé les noyaux continentaux épais et stables appelés cratons. Les éruptions de kimberlite commencent près des racines cratoniques, à au moins 75 milles sous terre, et montent à une vitesse de plusieurs dizaines de pieds par seconde – une fureur ardente entraînée par une abondance de dioxyde de carbone et d’eau.

"C'est comme du carburant pour fusée", a déclaré Thomas Gernon, géologue à l'Université de Southampton en Angleterre, qui étudie depuis longtemps les kimberlites. L'écoulement turbulent perce un tuyau en forme de carotte dans le sol, arrachant des morceaux de roche souterraine profonde, dont certains sont parsemés de diamants.

Mais les recherches existantes révèlent encore un trou géant en forme de diamant : pourquoi les kimberlites se forment-elles ?

Une nouvelle étude dirigée par le Dr Gernon et publiée mercredi dans la revue Nature pointe les racines anciennes de ces éruptions. Lui et ses collègues rapportent que la rupture d'anciens supercontinents comme la Pangée et la Rodinie a provoqué de profondes perturbations dans l'écoulement du manteau sous la croûte terrestre, déclenchant les explosions.

Les scientifiques savent depuis longtemps que la formation des kimberlites (du nom de Kimberley, en Afrique du Sud, où elles ont été découvertes pour la première fois) coïncide avec la dislocation des supercontinents. Mais cette relation est mal comprise. Une idée postule que les panaches profonds du manteau chaud et ascendant qui pourraient entraîner la rupture du continent pourraient également alimenter la formation de kimberlite. Mais les kimberlites « n’ont aucune odeur de panache dans leur chimie », a déclaré le Dr Gernon.

Pour résoudre ce mystère, le Dr Gernon et son équipe ont analysé les corrélations statistiques entre les débâcles continentales et les explosions de kimberlites au cours du dernier milliard d'années. Les résultats révèlent que les deux sont étroitement liés, mais ils ont découvert quelque chose d'inattendu : les éruptions ont été retardées, la plupart des kimberlites s'étant formées environ 26 millions d'années après la rupture des supercontinents.

Cela l’a envoyé, lui et ses collègues, dans une série de terriers constellés de diamants pour tester la force du lien et expliquer le retard.

La modélisation informatique de l'équipe suggère qu'à mesure que les continents se séparent, le manteau chaud jaillit dans une convection bouillonnante qui chauffe et tire sur la racine, ou quille, d'un noyau continental. La quille coule vers le bas comme de la cire, produisant des courants de Foucault dans le manteau.

À mesure que des fragments de roches riches en carbonates et en eau de la quille se mélangent au manteau agité, ils pourraient fondre juste assez pour former un magma effervescent semblable aux kimberlites qui déferlerait à la surface. Le manteau agité peut provoquer des ondulations à la base du craton, déclenchant des éruptions sur des dizaines de millions d'années, contribuant ainsi à expliquer pourquoi de nombreuses kimberlites semblent migrer vers l'intérieur des continents sur une si longue période.

"Leur analyse présente une base de preuves vraiment convaincantes pour soutenir leur modèle", a déclaré Janine Kavanagh, volcanologue à l'Université de Liverpool en Angleterre.

Mais l’affaire n’est pas encore close. Philip Janney, géochimiste du manteau à l'Université du Cap, a fait l'éloge de l'analyse statistique du groupe, mais a déclaré que l'étude montrait uniquement la forte influence de la rupture des supercontinents sur les éruptions de kimberlites – "non pas que ce soit le seul facteur important".

Les ruptures de supercontinents sont des périodes marquées par un enchevêtrement de processus interconnectés qui sculptent la surface. Et de nombreuses kimberlites plus anciennes émergent également au cours de périodes de subduction ou d'éclatements continentaux, ce qui brouille encore davantage le tableau, a déclaré le Dr Janney.