De nombreux corps planétaires présentent une lithosphère. La Terre a la particularité de disposer de deux types de lithosphères : une lithosphère océanique (~60% de la surface) et une lithosphère continentale (~40%). La création de lithosphères différentes est le résultat de la dynamique propre de chaque corps planétaire. Dans le cas de la Terre, leur développement a permis la formation d’un environnement habitable et donc de l’apparition de la vie.
Nous étudions les aspects physico-chimiques des lithosphères pour caractériser les mécanismes de différentiation et ainsi comprendre leur évolution et leur fonctionnement depuis les environnements primitifs jusqu’à la tectonique des plaques actuelle. En particulier nous nous intéressons au couplage manteau-croûte. Des cibles étudiées actuellement au sein de l’équipe sont : les cratons archéens et précambriens pour la croûte continentale, l’ophiolite d’Oman et l’océan Atlantique pour la croûte océanique, et Mars ou Vesta pour les autres corps planétaires.
Personnes impliquées : L. Baratoux, D. Baratoux, M. Benoit, J. Berger, M. de Saint Blanquat, G. Ceuleneer, M.-A. Kaczmarek, M. Grégoire, J. Ganne, O. Laurent, S. Rousse, O. Vanderhaeghe.
L’équipe TIL étudie les processus magmatiques et tectoniques à l’origine de la croûte continentale et leurs liens avec les taux de croissance et l’évolution des contextes géodynamiques au cours du temps (depuis l’Archéen jusqu’à l’actuel). Les formations de la lithosphère primitive sur Terre est abordée par des études de terrain Précambrien (Craton Ouest Africain), ou des analogues récents (Les Kerguelen, Islande). Dans ces contextes nous cherchons à comprendre comment une croûte riche en silice peut se former dans un environnement dominé par des compositions mafiques à ultra-mafiques. Pour les contextes plus récents, Phanérozoïques (chaîne Varisque ouest européenne, Cordillère des Andes), nous cherchons à caractériser les étapes du cycles orogéniques qui seront favorables pour la croissance de lithosphère.
Pour cela nous utilisons des outils pour obtenir des données pétrologiques et géochimiques qui peuvent être également compilées sous forme de bases de données. D’une part les données acquises nous permettent de comprendre, par exemple le fonctionnement d’un système magmatique donné. D’autre part, l’intégration de ces données à grande échelle nous fournit une vue d’ensemble dans l’espace et dans le temps de la différentiation de lithosphère continentale.
Pétrologie statistique, histoire de la terre, et géodynamique
La construction d’une immense base pétrologique (16 millions de métadonnées) couplant la chimie des roches magmatiques à celle de leurs minéraux associés et englobant presque 4 milliards d’années de l’histoire de la Terre, nous a permis de capturer des signaux magmatiques à grande longueur d’onde (temps /espace), qui deviennent compatibles avec ceux de la géodynamique.
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Le Moho sous les dorsales n’est pas uniquement magmatique mais est le produit combiné de processus magmatiques et hydrothermaux, et devient donc une interface fortement réactive localisée à une frontière majeure de notre planète (M. Benoit, G. Ceuleneer, M.A. Kaczmarek).
Oman: un Moho océanique fossile
Modèle de structuration verticale de la zone de transition dunitique à Maqsad (Oman) (Rospabé et al., 2019)
Kerguelen, un nucléus de croûte continentale ?
L’étude structurale, pétrologique et géochronologique du complexe plutonique alcalin de Rallier du Baty, au sud-ouest des Kerguelen, montre un laccolite construit en 3,7 Ma par injections successives de magmas, à un flux magmatique moyen de 0.8 à 1.4 × 10−4 km³/an. C’est un exemple unique de laccolithe felsique en domaine océanique intraplaque (Ponthus, 2018, 2020). Ses caractéristiques montrent de fortes similitudes avec certains plutons continentaux en contextes d’arc, intraplaque ou de collision. On pourrait le qualifier de complexe plutonique de type continental mis en place dans une croûte de plateau océanique.
Coupe et âges à travers la partie sud du complexe plutonique de Rallier du Baty, Kerguelen (Ponthus et al., 2020)
Nous proposons que l’épaississement basaltique de la croûte océanique a initié des processus magmatiques tels que la création d’une zone de type MASH à la limite croûte océanique-manteau, dans laquelle les magmas alcalins provenant du panache de Kerguelen s’accumulent et se différencient, produisant de multiples injections dont la composition évolue peu à peu. Un tel modèle est en accord avec l’étude de Grégoire et al. (1998) des xénolites granulitiques de l’archipel.
Nos résultats montrent aussi le coté obsolète de la distinction entre monde océanique et monde continental, et plutôt la prévalence des processus magmatiques dans le transfert et la mise en place des magmas dans la croûte. Ils apportent de nouvelles contraintes en faveur d’un modèle de nucléation continental pour l’archipel des Kerguelen.
Personnes impliquées: Michel de St Blanquat, Michel Grégoire, collaboration Damien Guillaume à St Etienne et Guillaume Delpech à Orsay; projets IPEV et CNRS-INSU).