Cours de 1ere année de Sciences de la Terre à l'Université Claude Bernard Lyon 1

1. La Terre
Partie 2 : Histoire de la Terre

2. La semaine prochaine :
Classe inversée sur la
tectonique des plaques

3. Claire L. Evans

4. Berkeley edu
1.Différentiationdesenveloppes

5. Quelle enveloppe est formée le plus tôt ?
A. Le manteau
B. Le noyau
C. La croûte
continentale
D. L’atmosphère
E. L’océan

6. Le règne de Hadès
Science & Vie
1.Différentiationdesenveloppes

7. Ou comment expliquer la structure en enveloppes des planètes telluri
1.Différentiationdesenveloppes

8. Comment expliquer les différences chimiques des enveloppes de la T
JP Bourseau.
1.Différentiationdesenveloppes

9. 1.Différentiationdesenveloppes

10. Fe et Ni sont tombés au fond par percolation, les autres matériaux migrent
vers la surface  ségrégation par différence de densité.
Individualisation du noyau < 30 Ma.
Actuellement, plusieurs millions de tonnes de Fe cristallisent chaque jour et
tombent au centre du noyau pour constituer la graine.
1.Différentiationdesenveloppes

11. 1.Différentiationdesenveloppes

12. Ce zircon est le plus vieil
élément terrestre connu
Valley (2006)
D’après Nutman (2006)
Zircons de Jack Hills (4.4 Ga)
Image environ 200 μm de diamètre
4.4 Ga
1.Différentiationdesenveloppes

13. Martin et al. (2006)
La dégazage de l’atmosphère
La condensation des océans
4.537 Ga
Très rapide !!!
Probablement < 400 Ma
T<1300°C
(proto-croûte et refroidissement)
1.Différentiationdesenveloppes

14. Yuichiro Ueno
Yuichiro Ueno
Rivière Acasta
Orthogneiss avec des enclaves de roches ultramafiques
Les plus vielles roches terrestres… les gneiss d’Acasta
4.06 Ga
1.Différentiationdesenveloppes

15. Hawkesworth et Kemp (2006)
Stabilisation des continents…
et l’enregistrement géologique devient possible…
2
2 1
1
3
3
1.Différentiationdesenveloppes

16. D’après Valley (2006)
Distribution des roches de plus de 2.5 Ga
1.Différentiationdesenveloppes

17. D’après Schopf (1999)
Impacts > 250 km  vaporise tous les océans
Vie pérenne possible qu’à partir de 3.9 Ga
3.9 Ga
4.537 Ga Impact  Lune
Black-cat-studios
Le bombardement météoritique
1.Différentiationdesenveloppes

18. Manteau
Primitif (MP)
Noyau (N)
Manteau
Noyau
atmosphère
croûte
Chondrites =
informations sur la
composition de la
Terre globale.
Noyau différencié < 50-100 Ma.Terre différenciée
avec une croûte.
atmosphère
1.Différentiationdesenveloppes

19. 2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp

20. 2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp
?

21. Gravité
vs.
Viscosité
2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp

22. 2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp

23. Augmente en s’éloignant ~ origine externe
Augmente en se rapprochant ~ origine intern
2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp

24. Comment générer un champ
magnétique ?
• L’intérieur de la planète = aimant ?
1. Les matériaux perdent leur aimantation au dessus de 600-
1000°C
2. La température interne des planète dépasse 1000°C à
partir de ~100km de profondeur
Alors comment fait-on ?
2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp

25. 2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp

26. 2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp

27. 2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp

28. Un conducteur en mouvement
• Silicates = ISOLANT !
• Métaux = CONDUCTEUR !
2.Démarragedelaconvectionmantelliqueetduchamp

29. 3.L’histoiredelavie

30. 3.L’histoiredelavie

31. Localité de North Pole
Groupe de Warrawoona
(Formation Dresser, 3,490 Ga)
(Craton de Pilbara; NW Australie)
Les plus vieux stromatolites
3.L’histoiredelavie

32. Sur Terre
Théorie
d’Oparine (1924)
du monde minéral…
…obtenir des molécules organiques simples (matière prébiotique) :
Acide cyanhydrique (HCN) et formaldéhyde (HCHO)
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre
La théorie de la soupe primitive
3.L’histoiredelavie

33. Schopf (1999)
Expérience de Miller
(1953)
Un ballon avec un
mélange gazeux soumit
à l’action d’un arc
électrique
3.L’histoiredelavie

34. Résultats de l’expérience de
Miller
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre
Acide cyanhydrique (HCN)
Formaldéhyde (HCHO)
Acides aminés
…Reste le problème de la
composition de l’atmosphère
3.L’histoiredelavie

35. Schopf (1999)
matière prébiotique
molécules organiques complexes
?
?
On ne sait pas fabriquer des molécules organiques complexes (ou
macromolécules comme les protéines ou acides nucléiques) dans des
De la matière prébiotique aux macromolécules
3.L’histoiredelavie

36. Atomes
C, H, O, N
Petites
molécules
H20, CH4, CO2,
CNH, etc.
Molécules
simples
Acide aminé,
Nucléotide,
Glucide,
Acide gras
Polymères
Protéine
ADN
ARN
Cellule
MOLECULES PRE-BIOTIQUES = INERTES VIVANT
Fabriqués
dans les
étoiles
Fabriqués
dans les NUAGES
INTERSTELLAIRES
OK,
mais...
composition
atmosphère…
?
?
3.L’histoiredelavie

37. Acides carboxyliques, acides aminés (plus de
soixante-dix), bases nucléiques, amines, amides,
alcools, etc.
Météorite de Murchison
(chondrite carbonée ;
tombée en 1969 en
Australie)
100 tonnes la quantité de grains interplanétaires arrivant tous les
jours actuellement à la surface de la Terre
3.L’histoiredelavie
Et si la vie ne venait pas de la Terre ?

38. Craton de Pilbara (Australie)
Groupe de Warrawoona
Localité d’Apex Chert
Les plus vieux microfossiles ?
(Apex Chert)
3.465 Ga
11 espèces de microfossiles décrites
Archaeoscillatoriopsis disciformis,
n. gen., n. sp. (M, holotype)
3.L’histoiredelavie

39. Brasier et al. (2005) – Prec. Res. 140
Microfossiles se trouvent dans des brêches, à l’intérieur de veines
hydrothermales !
Si microfossiles, non-phototrophes (donc pas des cyanobactéries !)
3.465 Ga
Les plus vieux microfossiles ?
(Apex Chert)
2.L’histoiredelavie

40. 2.7 Ga
Les biomarqueurs (stéranes)
Plus anciennes traces d’Eucaryotes
Craton de Pilbara
Groupe de Hamersley
Formation de Roy Hill
Brocks et al 1999
2.L’histoiredelavie

41. Groupe
de
Roper
1.492 Ga
120µm
2.1 Ga ???
Grippania
Tappania
2.7 Ga
Biomarqueurs
2.L’histoiredelavie