Sujet 2.2 À l'Archéen, période comprise entre -4 et -2,5 milliards d'années, la Terre beaucoup plus chaude, était le siège d'une activité magmatique intense, qui a donné naissance à la majeure partie de la croûte continentale actuelle. Notre planète s'est ensuite progressivement refroidie, ce qui a entrainé des changements dans la source et dans les mécanismes de production de la croûte continentale. Comparez les deux modèles de formation de la croûte continentale primitive et actuelle, au niveau d'une zone de subduction, puis discutez de la validité de chacun d'entre eux.

Document 1 : Modèles de genèse de la croûte continentale archéenne (Document 1 a) et actuelle (Document 1 b) D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002

Document 2 : Conditions de fusion de la croûte océanique anhydre et hydratée et gradients géothermiques dans une zone de subduction actuelle et archéenne D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002 TSVP

Document 3 : Conditions de fusion d'une péridotite anhydre et hydratée et gradients géothermiques dans une zone de subduction actuelle D'après Hervé Martin et Jean-François Moyen, Geology, 2002

CORRIGÉ Nous montrerons par la comparaison des deux modèles que la formation des magmas à l'origine de l'accrétion continentale s'est effectuée différemment à l'Archéen, par fusion partielle de la croûte océanique, et aujourd'hui, par fusion partielle du manteau. Comparaison des deux modèles Les deux modèles présentent des points communs: - ils sont tous les deux liés à la subduction d'une lithosphère océanique - les magmas résultent d'une fusion partielle d'un matériel hydraté en profondeur Cependant, ils divergent pour les points suivants : - à l'Archéen, c'est la croûte océanique qui fond partiellement, alors qu'actuellement, c'est le manteau situé au-dessus du plan de Benioff - la profondeur à laquelle s'effectue la fusion partielle est différente : 50-70 km à l'Archéen contre 70-100 km actuellement - la croûte océanique est hydratée jusque vers 50 km à l'Archéen contre 100 km actuellement Les magmas ne se forment donc pas dans les mêmes conditions à l'Achéen et actuellement. Validité des modèles A l'Archéen, la Terre était plus chaude qu'aujourd'hui, ce qui se traduit sur les doc.2 et 3 par le fait que le géotherme archéen est situé au-dessus du géotherme actuel. On observe sur le doc.2 que le géotherme archéen coupe le solidus de la croûte océanique hydratée vers 50 km de profondeur. Comme à cette profondeur, la croûte océanique est encore hydratée (doc.1), on en conclut que les conditions d'une fusion partielle sont réunies. Par contre, le géotherme actuel ne coupe le solidus océanique hydraté qu'au-dessus de 120 km de profondeur. Or, à cette profondeur, la croûte océanique entraînée dans la subduction s'est totalement déshydratée (doc.1). Il ne peut donc y avoir de fusion partielle de la croûte océanique actuellement. De même, on observe d'après le doc.3 qu'une fusion des péridotites du manteau est possible actuellement, puisque le géotherme recoupe le solidus des péridotites hydratées entre 100-200 km. On sait que l'hydratation des péridotites du manteau situé au-dessus du plan de Benioff est la conséquence de la déshydratation de la croûte océanique dont les roches ont subi des transformations minéralogiques liées à l'augmentation de pression. Apport de connaissances : Subduction → Métamorphisme HPBT des roches de la croûte océanique (Schistes bleus → Eclogites) → Déshydratation de la croûte → Hydratation des péridotites → Baisse de la température de fusion → Fusion partielle Le géotherme archéen recoupe également le solidus des péridotites hydratées vers 70-80 km. Or, à cette profondeur, on a vu (doc.1) que la croûte océanique n'est plus hydratée. Il ne peut donc pas y avoir hydratation du manteau et donc de fusion partielle des péridotites. Ainsi, la différence de température de la Terre entre l'Archéen et aujourd'hui explique la formation différente des magmas. L'origine des magmas contribuant à l'accrétion continentale était différente à l'Archéen par rapport à aujourd'hui. Les magmas provenaient de la fusion partielle de la croûte océanique à l'Archéen, alors qu'ils proviennent de la fusion partielle du manteau actuellement.