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LLa découverte de diamants formés à très grande profondeur pourrait redéfinir le rôle de la Terre dans la préservation des éléments constitutifs de la vie

par Michael Brown, Université de l'Alberta

Édité par Gaby Clark, révisé par Robert Egan

Notes de la rédaction

L'essentiel

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Crédit : Unsplash/CC0 Domaine public

Deux diamants formés à 700 kilomètres sous la surface de la Terre révèlent une synchronisation propice à la vie entre le mouvement des continents et le cycle du phosphore, un élément essentiel à la constitution de l'ADN et des membranes cellulaires.

Depuis des décennies, les scientifiques étudient la manière dont le phosphore circule dans les couches superficielles de la planète — jusqu'à environ 100 kilomètres de profondeur — avant de remonter à la surface via les volcans. Pourtant, un mystère subsistait : pourquoi des milliards d'années de tectonique des plaques n'ont-elles pas piégé définitivement le phosphore dans les profondeurs du manteau terrestre ?

De nouvelles recherches présentées lors de la conférence Goldschmidt 2026 montrent que, dans des conditions normales, les plaques océaniques qui s'enfoncent dans le manteau (phénomène de subduction) sont tout simplement trop chaudes pour permettre au manteau profond d'absorber le phosphore ; celui-ci reste donc près de la surface, favorisant ainsi l'épanouissement de la vie. L'étude a été menée par Qiwei Zhang, ancien doctorant de l'Université de l'Alberta et aujourd'hui chercheur postdoctoral à la Carnegie Institution for Science, en collaboration avec les chercheurs Graham Pearson et Thomas Stachel, de la Faculté des sciences.

« Si 90 % du phosphore était entraîné par subduction dans le manteau inférieur, nous ferions face à une véritable crise du phosphore », explique Pearson.

« Au lieu de cela, tout ce phosphore est expulsé des plaques océaniques qui s'enfoncent et demeure dans les couches superficielles de la Terre. »

Les diamants : témoins du manteau profond

Comme le forage humain le plus profond n'atteint que 13 kilomètres, les scientifiques s'appuient sur des diamants dits « super-profonds » — formés à des profondeurs vertigineuses comprises entre 410 et 700 kilomètres — pour servir de sondes du manteau profond et de capsules temporelles. En partenariat avec la société minière De Beers, Zhang a analysé deux de ces diamants : l'un vieux de 450 millions d'années, provenant du Brésil, et l'autre issu des Territoires du Nord-Ouest (Canada), dont l'âge est estimé à 1,7 milliard d'années. Prenant d'abord les inclusions présentes dans les gemmes pour des minéraux plus courants comme l'olivine ou l'enstatite, Zhang a eu recours à la spectroscopie Raman pour identifier leur véritable structure cristalline.

« J'ai obtenu un spectre que le logiciel ne parvenait à faire correspondre à aucun élément de sa base de données », explique-t-il.

Après avoir passé en revue la littérature scientifique existante et conçu un programme d'identification sur mesure, Zhang a découvert que les échantillons contenaient de la tuite ; il s'agit très probablement des premiers exemples terrestres de ce minéral extrêmement rare. Auparavant identifiée uniquement dans des météorites ayant subi des chocs violents, la tuite est le produit d'une transformation sous haute pression de l'apatite, le phosphate le plus répandu dans la croûte terrestre.

Seules les plaques exceptionnellement froides sont concernées

La découverte de tuite à l'intérieur de ces diamants prouve que le phosphore peut occasionnellement atteindre le manteau inférieur, mais les modèles de Zhang montrent que ce cycle en profondeur est extrêmement inefficace.

Le transport du phosphore jusqu'à 700 kilomètres de profondeur nécessite une anomalie environnementale rarissime : une zone de subduction dite « froide ». En termes géologiques, cela correspond à des températures avoisinant les 1 100 °C, contre 1 700 °C habituellement observés à ces profondeurs.

La présence d'une seconde inclusion, la stishovite — une forme très dense de quartz qui ne se forme que sous les pressions élevées caractéristiques des zones les plus profondes du manteau terrestre — confirme que ce minéral, tout comme la tuite, a été piégé dans le diamant à des températures inférieures d'au moins 500 °C à celles du manteau environnant.

« Nous savons que les matériaux ont tendance à remonter lorsqu'ils chauffent, tandis que leur densité augmente lorsqu'ils refroidissent, entraînant ainsi la plaque tectonique vers le bas », explique Zhang.

« En apportant la preuve que cette plaque était extrêmement froide, nous avons mis au jour un nouveau mécanisme du cycle du phosphore. »

Les plaques froides remodèlent le manteau

Les implications de cette découverte vont bien au-delà du simple cas du phosphore.

Les chercheurs ont constaté que lorsqu'une plaque tectonique est suffisamment froide pour préserver le phosphore, les conditions extrêmes du milieu contraignent la plaque descendante à se transformer en un type de roche mantellique inédit et très dense. Cette densité et cette structure singulières déterminent probablement jusqu'à quelle profondeur ces plaques froides peuvent pénétrer dans le manteau inférieur.

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Au-delà des enseignements sur l'évolution planétaire, ces recherches revêtent une importance capitale pour l'industrie du diamant.

Pearson souligne que les diamants issus de très grandes profondeurs représentent 90 % des gemmes les plus grandes et les plus précieuses au monde, notamment les légendaires diamants Cullinan qui ornent les joyaux de la Couronne britannique. Comme ces pierres provenant de profondeurs extrêmes sont notoirement difficiles à dénicher, une partie de la thèse primée de Zhang a porté sur l'élaboration de nouvelles méthodes fondées sur des « minéraux indicateurs », afin d'aider les géologues à localiser ces gisements lucratifs.

« Nous cherchons à mieux comprendre les profondeurs de la Terre pour mieux.

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RESUME/

La découverte de diamants formés à très grande profondeur pourrait amener à reconsidérer le rôle de la Terre dans la préservation des briques élémentaires de la vie.

Ces diamants, qui renferment de la tuite et de la stishovite, révèlent que le phosphore peut atteindre une profondeur d'environ 700 km, mais uniquement par le biais de zones de subduction inhabituellement froides (environ 1 100 °C contre 1 700 °C). Les modèles indiquent que la majeure partie du phosphore subduit est libérée dans le manteau supérieur plutôt que d'être séquestrée dans le manteau inférieur ; ce mécanisme maintient la disponibilité du phosphore en surface et établit un lien entre la dynamique des plaques froides, la structure du manteau profond et la formation des diamants

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COMMENT AIRES

Interessant mais....

Je ne suis pas paléo géologue  

 mais ai néanmpoins appris

dans quelles conditions s'optimisent la recherche des diamants  ..C 'est au découvreur  Kimberley   quoit le nom de cette roche détectée en Afrique du sud  en filons profonds  .

Voir plus de détais sur Google :wikipedia .Kimberlite  .

XXXXXXX:Maiss les choses ont bien changé depuis la production synthétique des diamants industriels ! pour mes élèves je signale nos diamants de synthèse sont fabriqués en laboratoire. Chaque diamant commence sa vie comme une minuscule graine de carbone. Il est ensuite exposé à une chaleur et une pression extrême, ou soumis à un processus de dépôt (connu sous le nom de CVD), pour imiter le processus de formation naturelle du diamant.E ncore u n détail:Quelle différence de prix entre le diamant de synthèse et le diamant naturel? Fabriqué de manière artificielle et accélérée, le diamant synthétique est forcément moins cher que le diamant naturel. Comptez 600 dollars le carat pour un diamant de synthèse, contre 4000 dollars pour un carat de diamant naturel.11 Apr 2023