Projet ANR-15-CE31-0005 – Dear_Sir : Tracage et Quantification du Recyclage Précoce du Soufre Supracrustal dans le Manteau via les Fractionnements Indépendants de la Masse du Soufre
Programme : Défi de tous les savoirs (DS10) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Pierre Cartigny (Institut de Physique du Globe de Paris)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 349996.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 36 mois
Résumé : Les fractionnements indépendants de la masse du soufre (S-MIF, dont l'amplitude est notée ?33S) résultent essentiellement de processus photochimiques dans une atmosphère dépourvue d'oxygène. Leur production dans l'atmosphère Archéenne est attestée par la présence ubiquiste de S-MIF dans la vaste majorité des sédiments d'âge > à 2.5 milliards d'années (Ga). L'identification de S-MIF dans le manteau terrestre est donc une signature robuste du transfert précoce de matériel d'origine crûstale/sédimentaire d'âge Archéen. Toutefois, la mesure des S-MIF dans les échantillons mantéliques n'en est qu'à ses balbutiements, notamment parce que des verrous méthodologiques et analytiques restent à lever. 
Le projet présenté ici a pour objectif principal de combler les lacunes qui limitent l'utilisation, en routine, de ce traceur prometteur de la géodynamique terrestre précoce. Nous notons notamment que:
1- la documentation des fractionnements isotopiques du soufre dans le manteau terrestre reste limitée à quelques échantillons issus de contextes géodynamiques trop particuliers pour permettre d'apporter une vision quantitative du cycle du soufre mantélique global.
2- la taille modeste (inférieure à 100 microns) de ces échantillons  (inclusions de sulfures dans les diamants ou les olivines) ne permet l'utilisation que d'une technique in-situ (sonde ionique) à grande résolution spatiale.  Peu de données complémentaires issues par exemple de mesures par spectrométrie de masse à source gazeuse (i.e. via l’analyse de la molécule SF6) pourtant plus précise,  ne viennent corroborer les premiers résultats in-situ.
3- l'amplitude des S-MIF dans les échantillons mantéliques mesurée à ce jour  est faible (?33S  variant de -1 à 1‰) par rapport à celle des sédiments archéens (?33S -3 à +12‰). Un mélange avec le soufre du manteau ou une ré-homogénéisation au sein des sédiments au cours de la subduction pourraient permettre d'expliquer cette différence isotopique et le rôle respectif de ces processus doit être testé.
4- les précisons analytiques actuelles  ne permettent pas de mesurer in-situ l'anomalie prédite pour le rapport 36S/32S de sorte qu'il est possible de spéculer sur l'existence d'autres mécanismes que le recyclage de soufre sédimentaire archéen pour expliquer la présence d’anomalies isotopiques dans les échantillons actuels.
5- en l'absence de données géochimiques complémentaires, les mécanismes (et leur âge) régissant la redistribution des anomalies isotopiques tels que la fusion partielle our le métasomatisme ne peuvent pas être discutés). A ce stade, le transfert du soufre dans le manteau reste qualitatif et les S-MIF mantéliques sont interprétés de manière binaire (présence détectable d’un composant archéen sédimentaire ou pas).
Afin de dépasser ces limites méthodologiques et analytiques, nous avons constitué un consortium impliquant quatre laboratoires nationaux, des partenaires étrangers et proposons d'adopter une approche géochimique étendue tant en termes de traceurs que de contextes géologiques. 
Du point de vue analytique, nous allons nous appuyer sur une série d'équipements rarement réunis autour d'un tel projet (e.g. sondes ioniques de haute résolution et  spectrométrie de masse source gazeuse de haute résolution) pour améliorer la précisions des analyses avec comme objectif de mesurer précisément le rapport isotopique de l'isotope minoritaire (S36). Ce développement analytique bénéficiera à terme à l’ensemble de la communauté. 
Nous allons développer une nouvelle méthodologie visant à coupler la géochimie des isotopes stables du soufre à celles des isotopes radiogéniques et des éléments chalcophiles afin d'élucider les mécanismes et processus contrôlant l’origine, l’histoire et le devenir du soufre dans le manteau. In fine, nous proposerons un bilan quantitatif du cycle du soufre endogène qui apportera un éclairage nouveau sur les échanges précoces entre les enveloppes superficielles et internes de notre planète.