Un obstacle majeur à la compréhension de la formation des continents au cours de l'Éon archéen (il y a quatre à 2,5 milliards d'années) a été l'identification des éléments constitutifs de la croûte terrestre primitive. Une grande partie de la « nouvelle » croûte archéenne formée au cours de cette période comprenait une association très distincte de trois types de roches granitoïdes : la tonalite, la trondhjemite et la granodiorite (TTG).

Comprendre ce qui a contribué à la fabrication des TTG et des magmas à partir desquels ils se sont formés a été difficile, car de nombreux processus géologiques se sont produits entre leur fusion initiale et leur cristallisation finale. Des chercheurs antérieurs se sont concentrés sur la composition en oligo-éléments de ces roches, dans l’espoir de trouver des indices sur les magmas TTG et leur source.

“Nous avons suivi un ensemble spécifique d'oligo-éléments qui ne sont pas affectés par l'altération et préservons parfaitement les signatures du magma original qui a formé la nouvelle croûte de TTG”, a déclaré le Dr Matthijs Smit, professeur agrégé et titulaire de la chaire de recherche du Canada à l'Université de la Colombie-Britannique ( UBC) Département des sciences de la terre, des océans et de l'atmosphère. “Ces éléments nous ont permis de revenir sur les changements chimiques subis par les magmas TTG et de retracer les compositions fondues jusqu'à leur état initial et leur source – très probablement une sorte de gabbro.”

“Curieusement, de nombreuses personnes possèdent des variétés de ce type de roche comme comptoir de cuisine”, explique le Dr Smit. “D'une certaine manière, beaucoup de gens préparent leur dîner sur le type de roche qui a donné naissance à nos continents modernes.”

La croûte archéenne TTG fait encore partie des continents aujourd'hui. Par exemple, en Amérique du Nord, ils constituent une grande partie de l’intérieur du Canada, entre la ceinture montagneuse de la Cordillère à l’ouest et la ceinture montagneuse du Grenville et des Appalaches à l’est. La majorité de l'Ontario, du Québec, du Manitoba, de la Saskatchewan, des Territoires du Nord-Ouest et du Nunavut est constituée de fragments de croûte archéenne dominés par les TTG et leurs homologues granitiques légèrement plus jeunes et plus évolués.

“Toutes ces roches – et en particulier leur combinaison – peuvent être expliquées par le modèle que nous présentons”, a déclaré le Dr Smit. “Notre modèle est simple dans lequel les TTG, ainsi que les roches plus jeunes auxquelles les TTG sont généralement associés, résultent de l'enfouissement lent, de l'épaississement et de la fonte d'une croûte précurseur qui ressemblait probablement à des plateaux océaniques. La croûte continentale était destinée à se développer de la même manière. C'est ce qui s'est produit, car il ne cessait de s'enfouir davantage et les roches à sa base n'avaient d'autre choix que de fondre. Ce faisant, ils ont fabriqué les TTG qui se sont avérés une recette gagnante pour la survie et la croissance du continent.

La découverte par les chercheurs de l'UBC d'un mécanisme « intra-crustal » autonome pour produire des TTG dissipe la théorie de longue date selon laquelle les TTG archéens se forment dans les premières zones de subduction de la Terre et marquent le début de la tectonique des plaques.

“Il y a toujours eu une question de type “poule et œuf” : savoir lequel venait en premier : le début de la tectonique des plaques ou du magmatisme TTG pour créer une nouvelle croûte continentale”, explique le Dr Smit. “Nous montrons que ces choses peuvent en fait ne pas être directement liées. La reconnaissance du type de roche mère rend ce saut possible et élimine également le besoin d'avoir d'autres mécanismes, tels que l'impact des météorites, pour expliquer la croissance des premiers vrais continents. “

L'étude du Dr Smit et de son équipe basée à l'UBC a utilisé les données de tous les échantillons de TTG jamais analysés – des échantillons de fragments cratoniques archéens exposés dans le monde entier et scrutés par les chercheurs au cours des 30 dernières années. Cela a permis au Dr Smit et à son équipe de filtrer les anomalies locales et les problèmes analytiques, et d'identifier les tendances réelles de la composition capturées par les roches. L’étude a utilisé un énorme volume de données, désormais disponibles dans le référentiel de données géochimiques open source de géochimie des roches des océans et des continents hébergé par la Georg-August-Universität de Göttingen.