Quels sont les deux premiers cristaux qui ont existé sur terre ?
Sur Terre, l'évolution des minéraux s'est déroulée en trois temps. La naissance du Soleil et la formation des astéroïdes et des planètes ont porté le nombre de minéraux à environ 250. Le remaniement répété de la croûte et du manteau terrestres par des processus tels que la fusion partielle et la tectonique des plaques, qui a porté le total à environ 1 500 minéraux. Les espèces restantes, soit plus des deux tiers du total, résulteraient des modifications chimiques opérées par des organismes vivants, la plus forte augmentation ayant eu lieu après l'épisode de la Grande Oxydation.
Au début de l'Univers, il n'y avait pas de minéraux car les seuls éléments disponibles étaient l'hydrogène, l'hélium ainsi que des traces de lithium . La formation de minéraux a été rendue possible après la synthèse d'éléments plus lourds, comme le carbone, l'oxygène, le silicium et l'azote dans les étoiles. Dans les atmosphères en expansion des étoiles géantes rouges et les éjectas des supernovae, des minéraux microscopiques se sont formés à des températures supérieures à 1 500 °C.
Lors de la première ère, le Soleil s'est allumé, chauffant les nuages moléculaires environnants, ce qui a généré 60 nouveaux minéraux, qui ont été conservés sous forme d'inclusions dans des chondrites. L'accrétion des poussières formant les astéroïdes et les planètes, les bombardements, la montée en chaleur et les réactions avec l'eau ont porté le nombre à 250.
Peu de temps après leur formation à l'étape 1, les nouveaux minéraux s'agglutinent, formant astéroïdes et planètes. L'un des nouveaux minéraux les plus importants était la glace ; le système solaire primitif possédait une « ligne de neige » séparant les planètes rocheuses et les astéroïdes des géantes gazeuses riches en glace, des astéroïdes et des comètes. La chaleur venant des radionucléides a fait fondre la glace et l'eau a réagi avec les roches riches en olivine, formant des phyllosilicates, des oxydes tels que la magnétite, des sulfures tels que la pyrrhotite, les carbonates dolomite et calcite, et des sulfates tels que le gypse. Des minéraux tels que la ringwoodite, composant important du manteau terrestre, ont été générés par le choc et la chaleur dégagés lors du bombardement et de la fusion éventuelle.
Par la suite, les astéroïdes se sont suffisamment réchauffés pour qu'une fusion partielle se produise, générant des fontes riches en pyroxène et en plagioclase (capables de produire du basalte) et une variété de phosphates. Les éléments sidérophiles (aimant les métaux) et lithophiles (aimant les silicates) se sont séparés, entraînant la formation d'un noyau et d'une croûte, et les éléments incompatibles seront retrouvés séquestrés dans les magmas . Les minéraux obtenus ont été conservés dans un type de météorite pierreuse, l'eucrite (contenant quartz, feldspath potassique, titanite et zircon) et dans des météorites fer-nickel (alliages fer-nickel comme la kamacite et la taénite ; sulfures de métaux de transition comme la troïlite ; carbures et phosphures). Environ 250 nouveaux minéraux sont apparus à ce stade.
Le début de la deuxième ère, de l'histoire de l'évolution des minéraux est marqué par l'impact massif qui a formé la Lune. Celui-ci a fait fondre la majeure partie de la croûte et du manteau. Les minéraux de cette époque sont déterminés par la cristallisation des roches ignées et par d'autres bombardements. Cette phase a ensuite été remplacée par un vaste recyclage de la croûte et du manteau, de sorte qu'à la fin de cette ère, on comptait environ 1 500 espèces minérales. Cependant, peu de roches ont survécu à cette période, la chronologie de nombreux événements reste incertaine.
Avec des températures suffisantes, le basalte a été fondu à nouveau pour former des granitoïdes, des roches à gros grains similaires au granite. Les cycles de fusion ont concentré des éléments rares tels que le lithium, le béryllium, le bore, le niobium, le tantale et l'uranium au point où ils ont pu former 500 nouveaux minéraux. Beaucoup d'entre eux sont concentrés dans des roches à grains exceptionnellement grossiers appelées pegmatites qui sont généralement trouvées dans des filons et des veines près de masses ignées plus importantes. Vénus aurait peut-être atteint ce stade d'évolution.
Les processus inorganiques décrits dans la section précédente ont produit environ 1 500 espèces minérales . Plus des deux tiers des minéraux terrestres restants sont le résultat de la transformation de la Terre par les organismes vivants, dont la plus grande contribution constitue l'énorme augmentation de la teneur en oxygène de l'atmosphère, notamment par le grand événement d'oxydation. Les organismes vivants ont également commencé à produire des squelettes et d'autres formes de biominéralisation. Les minéraux que sont la calcite, les oxydes métalliques et de nombreux minéraux argileux, et comprenant des pierres précieuses telles que la turquoise, l'azurite et la malachite :177, pourraient être considérés comme des biosignatures.
Amorcée vers 2,45 Ga, une augmentation spectaculaire de la teneur en oxygène de la basse atmosphère, des continents et des océans appelée la Grande Oxydation ou grand événement d'oxydation (GOE) a duré jusqu'à environ 2,0 ou 1,9 Ga. Avant cet événement, les éléments pouvant se trouver dans plusieurs états d'oxydation étaient limités à l'état le plus bas, ce qui limitait la variété de minéraux qu'ils pouvaient former. Dans les sédiments d'avant, on trouve couramment la sidérite (FeCO3), l'uraninite (UO2) et la pyrite (FeS2). Ceux-ci s'oxydent rapidement lorsqu'ils sont exposés à de l'oxygène gazeux, ce qui n'a pas été le cas, même après une altération et un transport importants.
Lorsque la concentration de molécules d'oxygène dans l'atmosphère a atteint 1 % du niveau actuel, les réactions chimiques pendant les intempéries se mirent à plus fonctionner que celles qui opèrent de nos jours. Des oxydes de fer, magnétite et hématite, seront formés à la place de la sidérite et de la pyrite ; les ions Fe²⁺ dissous, emportés vers la mer, étaient maintenant déposés dans de vastes formations de fer rubanées. Cependant, cela n'a pas entraîné la génération de nouveaux minéraux de fer, juste un changement dans leur abondance. En revanche, l'oxydation de l'uraninite a donné lieu à plus de 200 nouvelles espèces de minéraux uranyles tels que la soddyite et la weeksite, ainsi qu'à des complexes minéraux tels que la gummite.
D'autres éléments ont également plusieurs états d'oxydation, comme le cuivre (présent dans 321 oxydes et silicates), le bore, le vanadium, le magnésium, le sélénium, le tellure, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'argent et le mercure. Au total, environ 2 500 nouveaux minéraux se sont formés[
Amorcée vers 2,45 Ga, une augmentation spectaculaire de la teneur en oxygène de la basse atmosphère, des continents et des océans appelée la Grande Oxydation ou grand événement d'oxydation (GOE) a duré jusqu'à environ 2,0 ou 1,9 Ga. Avant cet événement, les éléments pouvant se trouver dans plusieurs états d'oxydation étaient limités à l'état le plus bas, ce qui limitait la variété de minéraux qu'ils pouvaient former. Dans les sédiments d'avant, on trouve couramment la sidérite (FeCO3), l'uraninite (UO2) et la pyrite (FeS2). Ceux-ci s'oxydent rapidement lorsqu'ils sont exposés à de l'oxygène gazeux, ce qui n'a pas été le cas, même après une altération et un transport importants.
Lorsque la concentration de molécules d'oxygène dans l'atmosphère a atteint 1 % du niveau actuel, les réactions chimiques pendant les intempéries se mirent à plus fonctionner à celles qui opèrent de nos jours. Des oxydes de fer, magnétite et hématite, seront formés à la place de la sidérite et la pyrite ; les ions Fe2+ dissous, emportés vers la mer, étaient maintenant déposés dans de vastes formations de fer rubanées. Cependant, cela n'a pas entraîné la génération de nouveaux minéraux de fer, juste un changement dans leur abondance. En revanche, l'oxydation de l'uraninite a donné lieu à plus de 200 nouvelles espèces de minéraux uranyles tels que la soddyite et la weeksite, ainsi que des complexes minéraux tels que la gummite.
D'autres éléments ont également plusieurs états d'oxydation, comme le cuivre (présent dans 321 oxydes et silicates), le bore, le vanadium, le magnésium, le sélénium, le tellure, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'argent et le mercure[20]. Au total, environ 2 500 nouveaux minéraux se sont formés.
Entre 1,0 et 0,542 Ga, la Terre a connu au moins deux épisodes de « Terre boule de neige » au cours desquels une grande partie, voire la totalité de la surface a été recouverte de glace (ce qui en a fait le minéral de surface dominant). La glace était associée à des carbonates de couverture, d'épaisses couches de calcaire ou de dolomite, avec des ventails d'aragonite[21]. Des minéraux argileux ont également été produits en abondance, et les volcans ont réussi à percer la glace et à étendre la variété des minéraux.
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Quels sont les plus anciens cristaux sur Terre ?
Une partie du Hall de la Planète Terre. Ce conglomérat de galets de quartz s'est formé il y a trois milliards d'années, mais les cristaux de zircon qu'il contient datent de 4,276 milliards d'années, ce qui en fait le matériau le plus ancien sur Terre. Les zircons subissent des phénomènes de soulèvement, d'érosion et de croissance. ( Le sel / La neige / Les étoiles ) .