– BEGDy

Nous voulons étudier l'évolution géodynamique de notre planète, depuis la solidification de l'océan de magma terrestre, jusqu'au régime actuel de tectonique des plaques. Les questions importantes à élucider sont : Comment, et sur quelle échelle de temps, la convection a-t'elle démarré dans le manteau solide ? Quand et comment les processus de fusion partielle liés à la décompression sont-ils apparus et quelle était la composition des premiers liquides ? Quelle était la nature de la croûte primitive et comment a-t'elle évolué vers la croûte granitique (continentale) ou basaltique (océanique) ? Comment a évolué la température du manteau au cours du temps et comment cette évolution a-t'elle influencé la dynamique du manteau ? Quand la tectonique des plaques a-t'elle démarré ? Quand la formation de la croute continentale a-t 'elle débuté ? Son taux et son mécanisme de croissance ont-ils changé au cours du temps ? Dans quel environnement la vie a-t'elle émergé et évolué ? Nous avons développé un modèle de travail basé sur des simulations numériques, des expériences analogiques, et des observations géochimiques, géophysiques et géologiques. Nous ne considérons pas l'accrétion mais démarrons notre étude juste après la solidification de l'océan de magma formé par le grand impact qui a généré la Lune. Nous proposons que le manteau a ensuite évolué en quatre étapes. La première correspond au démarrage de la convection. Pendant la seconde (4.4 à 2.7 Ga) et la dernière (1.8 -0 Ga) étapes, la température du manteau était relativement basse, permettant la tectonique des plaques. C'est au cours de l'étape intermédiaire (2.7-1.8 Ga) que les températures étaient les plus élevées. Des panaches issus de la partie inférieure du manteau réchauffaient périodiquement le manteau supérieur, générant massivement du magmatisme ultra-mafique, accélérant le mouvement des plaques tectoniques et la croissance de la croute continentale. Ce serait ce régime dynamique qui aurait produit la séquence caractéristique en pics puis arrèts de croissance continentale enregistrée par les données U-Pb des zircons. Nous proposons de tester ces idées en utilisant les approches suivantes : (1) des simulations numériques et des expériences analogiques pour étudier comment température et convection ont évolué au cours du temps dans le manteau ; (2) des études géochimqiues (compositions isotopiques en Hf dans les zircons, compositions en Nd et Hf dans les roches) pour retracer la différentiation de l'océan de magma et sa destruction par la convection mantellique ; (3) des études géochimiques et géologiques des roches vertes archéennes pour déterminer les caractéristiques de la croute océanique archéenne (épaisseur, composition, structure, altération) ; (4) des études géochimiques, géochronologiques et géophysiques (flux de chaleur, sismologie) pour retracer la formation et l'évolution de la lithosphère continentale, (5) la signature d'une activité biologique primitive sera recherchée dans des isotopes stables d'éléments commes Mg, Si et les chalcophiles. Des missions de terrain (flux de chaleur, sismologie, géochimie) seront entreprises à Isua (Groenland 3.8 Ga), Pilbara (Australie, 3.5 Ga), Barberton (Afrique du Sud 3.5 Ga), dans la Province du Supérieur (Canada 3.3-2.7 Ga) et en Scandinavie. Chaque projet implique l'étroite collaboration de géophysiciens, géochimistes et géologues de 4 équipes françaises (IPG Paris, LGCA et LGIT à Grenoble, et ENS Lyon), ainsi que des collaborations avec des chercheurs en Australie, Canada, Suisse, Finlande, Russie, Germany, Danemark.