Comment en est-on arrivé là !
Pour échantillonner sous la surface terrestre, on peut envisager de forer… techniquement difficile mais réalisé jusqu’à 13 000 m sous les continents…Quant aux océans, c'est encore plus difficile !
Comment faire ? Quelles sont les roches que l'on trouve en surface ?
Où réaliser cet échantillonnage à la surface du globe ?
Comment échantillonner sous les continents et les océans ?

Page 2 : La surface de la Terre en mouvement !

La comparaison de la surface terrestre et de la surface lunaire montre une morphologie fondamentalement différente. La surface de la Lune, essentiellement formée de basaltes (surface sombre) et d'anorthosites (surface claire) est recouverte de cratères d'impact de météorites.
Alors que la Terre et la Lune ont subi la même histoire et donc le même bombardement de météorites, la surface de la Terre a perdu la trace de ces cratères. Sa surface a donc été rajeunie, en partie par l'érosion liée à l'existence d'une atmosphère et d'une hydrosphère , mais pas seulement... sa surface est en mouvement et se renouvelle lentement mais surement !

Observation des cartes mondiales de distribution des zones sismiques et volcaniques
On constate l’existence de domaines avec pas ou très peu de séismes et de volcanisme : ces domaines stables sont les plaques (océaniques, continentales ou à la fois océanique et continentale).
Aux frontières de ces plaques, des déformations mesurées par satellites, données GPS montrent essentiellement l'existence de zones en divergence avec création de surface (les dorsales) et des zones en convergence avec destruction de surface (chaînes de montagne et zone de subduction).
Les plaques sont en mouvement horizontal à des vitesses de 1 à 10 cm par an. Elles présentent également d’importants mouvements verticaux, de l'ordre du mm/an, à l’origine de reliefs.

Modèle de la tectonique des plaques
Ces mouvements actuels (mesurés en surface) sont confirmés par des données géologiques passées. Les roches dites métamorphiques, anciennes roches magmatiques ou sédimentaires, témoignent de l’existence d’une mouvement verticale des enveloppes superficielles vers les profondeurs de la Terre.
Cette dynamique verticale, au sein du manteau, permet des variations de pression et de température qui se traduisent dans les roches par l'apparition de nouvelles minéraux (exemple : la coésite, diamant, minéraux de haute pression).

Ce modèle des mouvements à grande échelle met en évidence des échanges de matière entre l’intérieur et l’extérieur de la planète et la nécessité de l’existence de mouvements dans les milieux sous-jacents aux plaques (mouvements de convection mantellique)

A partir des données géologiques sur l'âge des fonds océaniques, il est possible de reconstituer la migration des continents par ouverture d'un océan; on peut faire cette exercice sur l'exemple de l'Océan Atlantique.

La surface terrestre est donc en mouvement.
Ces mouvements suivent une logique intégrée dans le modèle de la tectonique des plaques..
Il devrait donc être possible de tirer des informations sur les profondeurs dans les zones où les plaques s'écartent et dans celles où elles s'affrontent.

Dans les dorsales
A l'aide de submersibles, au niveau des dorsales océaniques, on observe la mise en place des basaltes à –3000 m de profondeur.. Dans ce secteur, des grandes fractures ouvertes dans la croute permettent de voir sur le site de véritables coupes de l’enveloppe océanique. On observe sous les basaltes qui s'épanchent sur le plancher océanique, des roches magmatiques : des gabbros (semblables chimiquement et minéralogiquement aux basaltes mais avec des minéraux bien visibles) et des péridotites.
L’analyse chimique des péridotites montre que ce sont les roches mères des basaltes : la fusion partielle d’une péridotite produit donc des basaltes. Dans les dorsales, zone où les plaques s'écartent, il y a donc production de croute océanique, par fusion de la roche du manteau superficiel : la péridotite.

Dans les zones océaniques stables
Des dragages ont permis d'échantillonner la surface de l'océan : les roches remontées sont des basaltes, des gabbros et des péridotites mais aussi les sédiments carbonatés et siliceux qui les recouvrent.

Dans les zones continentales stables
l'échantillonnage permet de recueillir des roches magmatiques (granites) et métamorphiques (micaschistes et gneiss ) et des roches sédimentaires (ancien dépot argileux ou siliceux, résultant de l’érosion des granites et des roches métamorphiques par agents externes comme l’eau).

Dans les zones en extension
Des zones de divergence sont observées à la surface des continents. Dans la région de l'Afar, des basaltes s'épanchent comme dans les dorsales. Ce sont les premiers pas tectoniques et magmatiques vers la mise en place d'un plancher océanique..
Dans d’autres régions du monde, des basaltes continentaux, de chimie différente de celle des basaltes océaniques, sont mis en place. La roche mère est également une péridotite, que l’on peut trouver en fragments inclus dans ces basaltes (gisements dans les volcans du Massif Central). Ces fragments (enclaves) sont arrachés par le magma au cours de son ascension à travers le manteau superficiel : ce sont des témoins de la composition pétrologique du manteau, à 100 ou 200 kilomètres de profondeur.

Dans les zones de collision
Dans ce contexte géologique, d’importantes écailles de plaques continentales se superposent (piégeant parfois des lambeaux de plaques océaniques). Elles sont accessibles à l’observation et offrent une vue pétrologique de la croûte continentale, confirmant la nature granitique, micaschisteuse et gneissique de cette enveloppe. Dans les chaînes de montagne, des lambeaux de manteau sont également accessibles directement à l'affleurement...

Le cas particulier des basaltes des points chauds

Localement, des chaînes linéaires de volcans (exemple de la Chaîne des Empereurs dans l’Océan Pacifique) se mettent en place sur les plaques en mouvement (volcanisme intraplaque). Les débits de laves et l'apport de chaleur sont considérables. Ce contexte volcanique est appelé point chaud.
La chimie de ces laves et des images de sismique profonde permettent de dire que le magma d’origine a été produit à partir de la remontée d'un manteau, de type péridotite, mais beaucoup plus profond que celui qui produit les basaltes océaniques.

La tectonique et le volcanisme, témoins de l'activité du globe, donnent accès directement ou indirectement à la composition des enveloppes superficielles (océaniques et continentales) mais aussi profondes (le manteau) de la Terre. Cette démarche permet de comprendre l’intérêt du retour sur Terre d’échantillons de surfaces lunaire ou martienne. Comme les missions Apollo, les missions d’exploration sur Mars des prochaines décennies permettront ainsi d’échantillonner indirectement l’intérieur de la planète.
(photo de Pathfinder, robot de l'exploration martienne)

Problème : Comment échantillonner le manteau profond et le noyau ?
l'apport des météorites...