La Tectonique Archéenne

La Tectonique Archéenne
DEQUAIRE Tristan
MASSON Olivier
NATIVEL Thierry
Introduction
- Croûte continentale non recyclée dans le manteau (faible densité)
- Témoins de croûte continentale âgée de 4Ga
Enregistrement de l'histoire de la Terre
- 4,6 Ga : Naissance de la Terre
- 4,0 Ga : Age des plus anciennes roches connues (Gneiss d'Acasta)
- 2,5 Ga : Dynamique terrestre devient semblable à celle actuelle
- 0,5 Ga : Apparition et prolifération des êtres vivants susceptibles d'être fossilisés
La tectonique archéenne
Introduction
Tableau des plus anciens âges crustaux :
- Zircons de Jack Hill : témoins de la présence d'une croûte continentale il y a 4,404 Ga
La tectonique archéenne
Introduction
Répartition géographique des roches d'âge Archéen :
- Domaine vaste
- Répartition sur tous les
continents
D'après Condie (1981) et Goodwin (1991)
La tectonique archéenne
Introduction
- Différenciation Noyau-Manteau : 100 Ma
- Différenciation Manteau-Croûte : 70 à 75% à l'Archéen
Modèles de croissance crustale :
La tectonique archéenne
Problématiques
L'étude de l'Archéen est possible grâce à :
- Échantillons archéens sur une vaste partie de la surface du globe terrestre
- 75% de la croûte primitive formée lors de cette période
- Quelle est la composition de cette croûte primitive ?
- Quelle en est sa source ?
- Comment s'est-elle formée ?
- Quelles étaient les activités tectoniques de la planète à l'Archéen ?
La tectonique archéenne
Plan
I. Composition et genèse de la croûte continentale primitive
- Composition de la croûte continentale primitive
- Source de la croûte continentale primitive
- Mécanismes de genèse de la croûte continentale primitive
II. Évolution et dynamique de la croûte continentale primitive
- La spécificité archéenne
- Les mouvements verticaux : le phénomène de sagduction
- Les mouvements horizontaux : une tectonique des plaque archéenne ?
La tectonique archéenne
Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
1. Composition de la croûte continentale primitive : comparaison avec la croûte
continentale moderne
CC primitive
- Tonalite
- Trondhjémites
- Granodiorites
TTG
CC moderne
- Granite
- Granodiorite
Gneiss Péninsulaire (TTG) de Gurur (3,3 Ga)
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
1. Composition de la croûte continentale primitive : comparaison avec la croûte
continentale moderne
Affleurement de granites
Photo des gneiss gris d'Amitsôq (3,82 Ga)
Composition modale Q-A-P
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
1. Composition de la croûte continentale primitive : comparaison avec la croûte
continentale moderne
CC primitive :
- Pas de termes peu
différencié (riche en Ca)
- Riche en Na
CC moderne :
- suite calco-alcaline
Triangles K-Na-Ca
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
1. Composition de la croûte continentale primitive : comparaison avec la croûte
continentale moderne
- TTG plus pauvres en
Rb, Th, U, K et en Terres rares
lourdes (Sm, Tb, Yb) que la
CC moderne
Composition normée au manteau primitif des TTG comparée à celle de la CC moderne
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
1. Composition de la croûte continentale primitive : comparaison avec la croûte
continentale moderne
- Cette différence implique
des sources et des mécanismes
de genèses différents
Compilation des rapports (La/Yb)N et des teneurs en YbN des TTG et de la CC moderne
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
2. Source de la croûte continentale primitive
- (87Sr/86Sr)i ~ 0,702
- єNd ~ 0
Valeurs proches de celles du manteau archéen
TTG ne proviennent pas d'une ancienne CC
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
2. Source de la croûte continentale primitive
- 2 sources potentielles :
Manteau
Amphibolite (basalte métamorphisé)
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
3. Mécanismes de genèse de la croûte continentale
Diagramme Pression vs Température et coupes schématiques dans des zones de subduction
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
3. Mécanismes de genèse de la croûte continentale
- Cas de la CC moderne :
- CC moderne extraite du manteau dans les zones de subduction
- CO altérée et riche en eau descend dans le manteau
(refroidissement pendant 60 Ma)
- Tmanteau diminue
- Déshydratation de la CO avant sa fonte
- Réintroduction de la CO dans le manteau
- Remontée des fluides par densité et hydratation du coin du manteau
- Fusion du coin du manteau
La CC moderne est engendrée par la fusion du coin du manteau dont la
composition a été modifiée par les fluides issus de la déshydratation de
la CO subductée
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
3. Mécanismes de genèse de la croûte continentale
- Cas de la CC primitive :
- Fusion du manteau engendre une CO basaltique
- CO se transforme en amphibolite à grenat
- amphibolite à grenat atteint sa température de fusion avant sa déshydratation
- Fusion de la CO à basse température
- Magma type TTG
La CC primitive provient de la fusion de la CO transformée en amphibolite
à grenat.
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
3. Mécanismes de genèse de la croûte continentale
- Cas exceptionnels de TTG actuels :
- CO jeune (chaude)
- Subduction chaude
- TTG
- ex : Patagonie
Carte schématique du sud Chili
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Composition et genèse de la croûte
continentale primitive
Résumé
CC primitive :
- Composition : TTG
- Extraite du manteau par un mécanisme en 3 étapes :
La tectonique archéenne
Évolution et dynamique de la croûte
continentale primitive
1. La spécificité archéenne
- T du manteau archéen supérieure de 100 à 200°C par rapport à celui actuel
- Potentiel thermique : chaleur résiduelle
due à l'accrétion de la Terre
- Chaleur de la différenciation
noyau-manteau
- Chaleur de la désintégration des
isotopes radioactifs
La tectonique archéenne
Évolution et dynamique de la croûte
continentale primitive
1. La spécificité archéenne
Roches abondantes à l'Archéen :
- Komatiites :
- Lave ultrabasique
- Texture spinifex
- Taux de fusion élevé (~50%)
- Température de mise en place : 1600 à 1650°C
- Formation à grande profondeur
- Densité : 3,3
- BIF (Banded Iron Formation) :
- Riche en fer
- Fer oxydé par l'action bactérienne
- Densité élevée (>3)
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Évolution et dynamique de la croûte
continentale primitive
2. Les mouvements verticaux : Le phénomène de sagduction
- Structure en dôme et en bassin
(visible à toutes les échelles)
Craton archéen du Pilbara en Australie
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Évolution et dynamique de la croûte
continentale primitive
2. Les mouvements verticaux : Le phénomène de sagduction
- Tectonique gravitaire
- gradient inverse de densité
- Disparition de la tectonique verticale
à la limite Archéen-Protérozoïque (2,5 Ga)
Refroidissement de la Terre
- « Quasi komatites » à l'Île de Gorgone
(Pacifique) d'âge Crétacé
Modèle de sagduction (Gorman et al. 1978)
La tectonique archéenne
Évolution et dynamique de la croûte
continentale primitive
3. Une tectonique des plaque archéenne ?
- Nombreuses controverses :
- Différents facteurs :
- Prédominance et omniprésence de la tectonique verticale
- Absence de relique de CO archéenne
Absence de tectonique des plaques archéenne
- Analyses récentes :
- présence de structures chevauchantes dans tous les terrains archéens
- structures en générale plus anciennes que la sagduction d'où un masquage
Tectonique horizontale
La tectonique archéenne
Évolution et dynamique de la croûte
continentale primitive
3. Une tectonique des plaque archéenne ?
- Structures collisionnelles :
- Existence de plaques rigides
- Déplacement de ces plaques
+
- Présence « d'ophiolites »
Tectonique des plaques
à l'Archéen
Carte géologique schématique et carte structurale de la partie
occidentale des terrains archéens du bouclier baltique (Blais et al. 1997)
La tectonique archéenne
Évolution et dynamique de la croûte
continentale primitive
4. Modalités de la tectonique des plaques archéenne
- Plus de chaleur a évacuer à l'Archéen que de nos jours
- Évacuation de la chaleur par convection principalement comme de nos jours
- Volume de la Terre primitive = volume de la Terre actuelle
- Plus grande longueur de ride (Hargraves 1986)
- Plaques tectoniques plus petites et plus véloces
- Age moyen de la CO archéenne : 10 Ma
Subduction de la CO archéenne
plus rapide
Grands volumes de TTG
La tectonique archéenne
Conclusion
- Croûte continentale la plus vieille : 4,4 Ga
- CC primitive = TTG
- Présence de mouvements horizontaux conduisant à la genèse des TTG
- Plaques tectoniques archéennes plus petites et plus véloces
- 2 régimes tectoniques coexistaient avant 2,5 Ga :
- En bordure de plaque : tectonique horizontale
- Dans la partie centrale : tectonique gravitaire
Refroidissement progressif de la Terre :
- TTG
Granodiorite & Granite
- Disparition des komatiites
- Tectonique (verticale + horizontale)
Tectonique (seulement horizontale)
… Recyclage de la croûte continentale irréversible
(évolution vers une composition granitique) ...
La tectonique archéenne
Ouverture
L'étude de l'Archéen permet :
- Une meilleur connaissance en géologie
- Favorise le progrès dans les recherches de l'apparition de la Vie sur Terre
(exobiologie)
Tectonique horizontale
Création de relief
+
Émersion des continents
Milieu aqueux (océans, lacs, mers)
Conditions physiques et chimiques de duplication des
molécules organiques (exigences nécessaires au
développement de la Vie)
La tectonique archéenne
Sources
Références bibliographiques :
- L'Environnement de la Terre Primitive
de M. Gargaud, D. Despois et J-P. Parisot
- Le Soleil, la Terre, la Vie : la quête des origines
de M. Gargaud, P. López-García, T. Montmerle
- Géochimie : géodynamique et cycles
de A. Jambon
Sites internet :
- www.exobiologie.fr
Et un grand merci à Hervé Martin et a Kent C. Condie
pour leur aide précieuse
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