A force de répéter à  qui veut l’entendre que la vulgarisation c’est important, à  force de répéter qu’une partie du boulot du chercheur consiste à  expliquer ce qu’il fait, JF ne pouvait laisser passer l’appel à  contributions du C@fé des sciences. Il a répondu présent, on le remercie !

Me voilà  au pied du mur. Maintenant, il faut commencer à  raconter des choses intelligentes ! A défaut, je vais commencer, comme tout le monde, par essayer d’expliquer sur quoi je travaille.Un mot d’avertissement : les différents articles de mon site web (suivre les liens dans le billet) sont destinés à  un public avec une culture géologique. Que cela ne vous empêche pas d’aller les lire, cependant. A l’occasion, selon le temps que j’aurai, j’essaierai de raconter les mêmes histoires de façon plus accessible

Mon vice, c’est donc la géologie. Les cailloux. Mais aussi les montagnes, les océans, les volcans et les séismes, les mines Ah, vous voyez, tout de suite ça a l’air plus intéressant, dit comme ça. Dans la géologie, ma petite niche à  moi est à  l’intersection de deux champs eux-même assez réduits : d’une part, les granites (vous savez, « quartz, feldspath et mica ») ; d’autre part, la Terre ancienne, en gros ce qui se passait il y a plus de 2,5 milliards d’années.

Et pourquoi on se pose ces questions, me direz-vous ?

Commençons par la Terre ancienne. Le système solaire en général, la Terre en particulier, s’est formé il y a 4,5 milliards d’années (4 500 millions, ce qui fait bien 4 500 000 000 ans !), on écrit 4,5 Ga pour aller plus vite. Les planètes se sont formées par accrétion de poussières ; la Terre a donc commencé sa vie comme une sorte de grosse boule indifférenciés, sans doute en fusion.

Pour arriver à  la Terre que l’on connaît, il faut faire plusieurs choses :

  • il faut refroidir cette boule en fusion, et la différencier ; c’est-à -dire trier (chimiquement) ses composants, pour former un noyau riche en fer, une partie silicatée riche en Si et O, et une atmosphère (et hydrosphère) à  C, H et O ;
  • il faut différencier encore la partie silicatée en un manteau (Mg, Si, O) et une croûte (Si, Al, O) ;
  • il faut mettre en place un système de convection dans le manteau, qui permet d’isoler une partie supérieure rigide (la lithosphère), découpée en grands blocs (« plaques ») qui bougent les unes par rapport aux autres ;
  • il faut transformer l’atmosphère primitive (riche en CO2, comme celle de Vénus) en une atmosphère oxydante, riche en O2 ;
  • il faut amener, et maintenir la température de surface dans des gammes compatibles avec l’existence d’eau liquide ;
  • il faut, enfin, permettre à  la vie d’apparaître.

Pour comprendre à  quoi ressemblait la Terre au début de son histoire, lorsque ces processus se déroulaient, l’approche des géologues, c’est de regarder les roches les plus anciennes connues, et d’essayer de comprendre comment elles se forment, dans quelles conditions, par quels processus, etc. Les plus vieilles roches connues (au Canada) ont un petit peu plus de 4,0 Ga. On trouve ensuite des roches vieilles de 3,8 Ga (au Groà«nland), puis des gros paquets formés entre 3,5 et 3,2 Ga (en Australie et en Afrique du Sud, principalement). Ensuite, à  partir de 3,0 Ga, on trouve des roches de quasiment n’importe quel âge.

Tout ce qui a plus de 2,5 Ga (c’est-à -dire entre 4,0 et 2,5 Ga, mais en pratique surtout 3,2”2,5 Ga) est appelé « Archéen ». Cette coupure n’est pas (totalement) arbitraire : les terrains Archéens ont un « caractère », une allure assez particulière, nettement différente des régions plus récentes. Ce qui laisse supposer qu’à  cette période, il se passait des choses assez exotiques, en tout cas différentes de la géologie moderne. A partir de 2,5 Ga, ou en tout cas de 2,0 Ga, on arrive à  une planète assez similaire à  celle que l’on connaît maintenant.

Dans l’Archéen, on trouve des preuves d’existence d’eau ; des traces de vie ; on a des raisons de penser que la séparation noyau”terre silicatée”atmosphère était déjà  faite. En revanche, l’atmosphère était encore réductrice et riche en CO2, la séparation manteau”croûte n’était pas terminée, et on ne sait pas si il existait, ou non, une lithosphère découpée en plaques, comme maintenant.

C’est principalement sur cette dernière question que je travaille. J’essaye de comprendre s’il existait, oui ou non, une forme de tectonique des plaques à  l’Archéen : sur la Terre actuelle, la tectonique des plaques est le phénomène géologique majeur, fondamental, de premier ordre. Elle explique la répartition des continents et des océans ; des volcans et des séismes ; des plaines et des montagnes. Elle explique la répartition, et la formation, des différents types de roches et de structures.

Imaginer une Terre sans tectonique des plaques, ou avec une tectonique différente, c’est un travail conceptuel énorme. Il faut arriver à  imaginer comment former les roches qu’on observe (sans pouvoir s’appuyer sur les exemples ou analogies modernes). Il faut arriver à  imaginer le visage d’une planète qui n’aurait ni masses continentales et océaniques bien séparées, ni cordillères et chaînes de montagnes étroites et allongées (comme les Alpes ou les Andes).

Et les granites, là -dedans ? Et bien, les granites, ce sont des roches « magmatiques » : elles se forment à  partir d’un liquide silicaté, un magma, qui cristallise. Si le magma arrive en surface, il forme un volcan ; si il est piégé en profondeur, il « gèle » sur place (j’ose à  peine utiliser ce terme, pour un liquide qui gèle à  plus de 700 °C !) et forme des roches qu’on appelle « plutonique », comme le granite.

Ces magmas eux-mêmes se forment par fusion de roches pré-existantes. Evidemment, on se doute que selon la nature de la roche qui fond (la « source », dans notre jargon), selon les conditions de fusion (profondeur, température, présence ou pas d’eau ) on va former des magmas différents. Oui, mais ce que l’on observe maintenant, ce n’est pas ça : ce sont les magmas finals. Formés, extraits, transportés et mis en place, peut être à  des kilomètres ou des dizaines de kilomètres au dessus de leur source. Peut-on les utiliser comme une « fenêtre » sur ce qui se passait plus bas, lors de leur formation ?

C’est ce que j’essaie de faire. J’essaie de regarder la composition de ces roches, et de les comparer avec des données théoriques, ou expérimentales, ou avec des exemples naturels où on pense comprendre ce qui se passe. J’utilise la composition des roches (des granites) pour tirer des conclusions sur la composition, et la structure thermique, qui existait dans la croûte lors de leur formation.

Je peux aussi (ou, le plus souvent, mes collègues, parce qu’on ne peut pas tout faire !) tirer des informations du même ordre à  partir des structures (qui enregistrent les déformations subies par les roches), notamment celles associées aux granites. A partir des minéraux des roches (eux aussi gardent une « mémoire » des conditions de pression et de température qu’ils ont subies). Ou simplement de la géologie, des relations entre les roches, de différents types, de différents âges. Et avec toutes ces informations, j’essaie de raconter une histoire : comment la région que j’étudie a évolué il y a quelques milliards d’années, comment elle a été déformée, chauffée, enfouie, exhumée, fondue, refroidie et ce que je peux en conclure sur la façon dont la Terre fonctionnait à  l’Archéen, et la façon dont elle a évolué depuis.

Et concrètement ? Et bien concrètement, mon terrain de jeu principal en ce moment se situe en Afrique du Sud (la région de Barberton). Comme je l’écrivais plus haut, c’est un des quelques blocs anciens que l’on connaît. J’y vais deux à  trois fois par an, surtout pour échantillonner les roches, mais aussi pour comprendre leur contexte, leurs déformations, leurs relations. Ensuite, beaucoup de choses se passent au laboratoire : on analyse ces pauvres roches de toutes sortes de façons pour essayer de comprendre leur origine (c’est ce qu’on appelle de la géochimie). Et comme tout le monde, on finit par dessiner des diagrammes et jouer avec des modèles sur ordinateur