Même s’il existe aujourd’hui des modèles théoriques donnant un aperçu relativement précis des minéraux composant le manteau terrestre, étudier directement ces minéraux s’avère néanmoins être une tâche autrement plus complexe. C’est particulièrement le cas de la pérovskite dont la très grande instabilité dissimulait, jusqu’à maintenant, toute trace de celle-ci aux yeux des scientifiques. Toutefois, récemment, une équipe de géologues a trouvé pour la première fois un échantillon de ce minéral à la surface de la Terre.

Les expériences menées en laboratoire et les données sismologiques ont permis aux scientifiques, ces dernières années, de construire des modèles géologiques fidèles quant aux minéraux présents dans les différentes zones profondes du manteau terrestre. Cependant, pour certains de ces minéraux, leur structure cristallographique est si instable qu’elle se déforme lors de leur migration vers la surface. Tant et si bien que certains d’entre eux sont longtemps restés hypothétiques.

C’est notamment le cas d’un minéral-polymorphe de silicate de calcium : la pérovskite, de formule CaSiO3. Selon les scientifiques, les pérovskites constituent environ 93% du manteau terrestre inférieur, soit le 4ème minéral le plus abondant sur Terre. Malgré cela, CaSiO3 n’a jamais pu être concrètement étudié car introuvable telle quelle dans la nature. En effet, formée dans les zones inférieures du manteau terrestre, cette pérovskite devient fortement instable au-dessus des 650 km de profondeur.

Néanmoins, la « partie de cache-cache » à laquelle se livrait le minéral est enfin terminée puisqu’une équipe de géologues en a pour la première fois trouvée un échantillon à la surface. Plus précisément à moins d’1 km de profondeur dans la croûte terrestre, au sein de la mine de diamants de Cullinan, en Afrique du Sud. La découverte a été publiée le 3 mars dans la revue Nature.

Comment CaSiO3 est-il resté stable ? La pérovskite était tout simplement emprisonnée dans un morceau de diamant. « Personne n’a jamais réussi à garder de manière stable ce minéral à la surface » explique Graham Pearson, géochimiste au département des Sciences Terrestre et Atmosphérique de l’université de l’Alberta. « Le seul moyen de garder stable ce minéral à la surface terrestre est lorsqu’il est emprisonné dans un contenant rigide, comme un diamant ».

Le diamant en question, d’un diamètre de seulement 0.031 mm, est lui aussi un spécimen géologique extrêmement rare. La majorité des diamants sont formés aux alentours des 150-200 km de profondeur. Ce diamant, cependant, se serait plutôt formé aux environs des 700 km. À cette profondeur, la pression est 24’000 fois plus importante que la pression atmosphérique au niveau de la mer.

L’analyse de l’échantillon par spectroscopie Raman (en bleu) comparée aux données théoriques (en rouge) indique qu’il s’agit bien d’une pérovskite CaSiO3. Crédits : Nestola & al/ Nature

C’est cette énorme pression qui aurait formé le diamant, emprisonnant la pérovskite à l’intérieur en constituant une coque minéralogique stable. Cette dernière a ensuite empêché la structure cristallographique du CaSiO3 de se déformer tandis que le diamant migrait vers la surface. Les géologues ont dû polir le diamant afin de confirmer, par analyse spectroscopiques, qu’il s’agissait bien de CaSi03. Les deux éléments ont déjà révélé aux scientifiques de précieuses informations sur la formation de manteau terrestre.

« Les diamants sont un moyen vraiment uniques de savoir ce qu’il se passe à l’intérieur de la Terre » précise Pearson. « Et la composition spécifique de la pérovskite inclue dans ce diamant indique clairement un recyclage de la croûte océanique dans le manteau terrestre inférieur. Cela offre une preuve fondamentale quant au devenir des plaques océaniques lorsque celles-ci s’enfoncent dans les profondeurs de la Terre ».

Dans les prochains jours, des chercheurs de l’université de la Colombie-Britannique mèneront des tests plus approfondis afin de précisément déterminer l’âge et l’origine du minéral. Une chose est certaine, cette découverte est loin d’avoir révélé toutes les précieuses informations qu’elle contient.

Source : Nature

2 Réponses

  1. Un géologue anonyme

    La formule de la Perovskite n’est pas CaSiO3 mais CaTiO3 comme marqué sur la figure de l’article scientifique….

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    • Thomas Boisson
      Thomas Boisson

      Il s’agit bien d’une pérovskite de formule CaSiO3 qui a été découverte. Sur le graphe il s’agit d’une pérovskite à titatane car l’on en retrouve 6% dans l’échantillon, mais l’étude, si vous l’avez-lu parle bien d’une pérovskite à silicate. Le titre de l’étude en question « CaSiO3 perovskite in diamond indicates the recycling of oceanic crust into the lower mantle » et ensuite l’abstract « Here we report the discovery of the perovskite-structured polymorph of CaSiO3 in a diamond from South African Cullinan kimberlite ».

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