Projet ANR-11-JS56-0012 – DESIR : Différenciation précoce de la Terre Silicatée: Etude de l'enregistrement isotopique des roches Hadéennes
Programme : JCJC - SIMI 5-6 - Environnement, Terre et Espace (JCJC SIMI 5-6)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Guillaume CARO (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE CENTRE-EST)
Partenaires : Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques
Montant : 220428.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : Différenciation précoce de la Terre SilicatéeUne exploration isotopique de la Terre Hadéenne
De l'impact lunaire aux premiers continentsLes 800 premiers millions d'années de l’évolution de la Terre, une ére connue sous le nom d'Hadéen, fut une période de forte activité géodynamique. Au cours de cette époque, la Terre subi une collision avec un embryon de la taille de Mars (Canup 2004) qui fut vraisemblablement  à l’origine de la formation de la Lune. Cet impact fourni l'énergie requise pour générer un océan magmatique profond (Benz & Cameron 1990, Melosh 1990), à partir duquel la première croûte terrestre se différencia dès 4.46 Ga. Il a également été suggéré que l'Hadéen fut le théatre de nombreux évenements, comme la mise en place du cycle sédimentaire moderne (Mojzsis et al 2001), et la croissance des premiers continents dans un contexte géodynamique peut-être similaire aux zones de subduction actuelles (Harrison et al 2008 , Hopkins et al 2008, Harrison 2009). Il est toutefois également tout à fait plausible qu'aucun de ces événements n’aient eu lieu avant 3.8 Ga: la température élevée dans le manteau Hadéen a peut-être empêché le fonctionnement de la tectonique des plaques (Rollinson 2007), favorisant la mise en place d'une lithosphère statique jusqu’au début de l’Archéen (van Thienen et al 2004). Le bombardement météoritique tardif peut avoir également joué un rôle important, vaporisant les premiers océans, et provoquant une rejuvenation de la surface terrestre qui pourrait avoir retardé la mise en place du cycle des roches tel que nous le connaissons aujourd’hui.
A la recherche de l'enregistrement géologique HadéenL’un des principaux obstacles à une meilleure comprehension de cette période cruciale de l’histoire de la Terre reside dans l’extrême rareté des roches formées avant 3.8 Ga (Condie 2000, Harrison 2009). Une etude récente de la ceinture de Nuvvuagittuq (Quebec, >3.7 Ga) suggère toutefois que ce “fossé géologique” Hadéen pourrait en partie être du à une difficulté technique liée à la datation des roches les plus anciennes: en l'absence d'un chronomètre fiable pour la datation des roches ne contenant pas de zircons, les formations mafiques et ultramafiques polymétamorphisées sont difficiles à dater par les methodes conventionelles. En appliquant des outils plus sélectifs tels que la radioactivité éteinte 146Sm-142Nd, nous disposons à present d’un outil robuste permettant d'identifier sélectivement les roches et/ou réservoirs différenciés au cours des premiers 500 Ma de notre planète. Nos travaux s'appuient sur ces progrès techniques récents, et sur l'exploration géologique des terrains les plus anciens du Nord-Canada, afin de mieux comprendre l'évolution précoce de la croute terrestre, la mise en place d'une tectonique moderne, et la différenciation primordiale de la jeune terre.
Résumé de la soumission : Le projet présenté a pour objectif d’étendre l’état des connaissances sur les phénomènes géologiques de grande ampleur qui ont affecté la surface de la Terre durant l’ère Hadéenne (4.5-3.8 Ga). Cette période d'environ 800 Ma est longtemps restée obscure en raison de l’absence apparente de roches plus vieilles que 3.8 Ga. Toutefois, grâce au récent développement du système 146Sm-142Nd, nous commençons à identifier des roches d'âge Hadéen préservées au sein d'anciens cratons. Ce projet propose de tirer parti de cette récente innovation géochronologique afin d’explorer plusieurs questions fondamentales liées à l'évolution de la jeune Terre. Nous nous intéresserons en particulier à (1) La composition de la proto-croûte terrestre, sa longévité, et son implication dans le cycle des roches à l'Archéen, (2) La mise en place de mécanismes de sédimentation et d'altération au tout début de l'histoire de la Terre, et (3) La composition et l'évolution du manteau primitif.Nous envisageons d'aborder ces questions en combinant i) un travail de terrain et d’exploration dans trois localités reconnues d'âge Hadéen, et ii) une série de nouveaux développements techniques ayant pour but d'extraire des informations chronologiques et compositionnelles de ces anciennes roches. De manière plus spécifique, nous envisageons, grâce au système 146Sm-142Nd, d'évaluer la contribution de la proto-croûte Hadéenne au cycle sédimentaire, ainsi qu'aux processus pétrogénétiques au début de l'Archéen. Nous souhaitons également effectuer une étude chronologique de la ceinture Hadéenne de Nuvvuagittuq, par une combinaison de différents chronomètres (146Sm-142Nd, 40K-40Ca, U-Pb...). L'un des objectifs majeurs sera d'établir l'âge de sédimentation et d'altération dans cette ceinture, qui semble inclure les plus anciennes roches terrestres. Enfin, nous souhaitons revisiter la systématique 87Rb-87Sr du manteau primitif, afin d'établir plus précisément la composition isotopique initiale de la Terre et d'établir l'origine du matériel silicaté parent de la Lune.Ce travail est basé sur nos développements analytiques récents (146Sm-142Nd, 40K-40Ca) ainsi que sur notre expérience de la géologie et géochimie des terrains archéens (Nuvvuagittuq, Isua). Nous souhaitons également poursuivre de nouvelles études de cas, incluant notamment les cratons de l'Esclave et du Zimbabwe, le complexe ultrabasique de Hebron (Labrador), ainsi que plusieurs anciennes ceintures supracrustales récemment découvertes au Groenland (Tartoq) et au Labrador (Province de Nain).