Des analyses géochimiques de magma révèlent une activité dynamique de la lithosphère terrestre il y a 4 milliards d’années

Grâce à une plateforme d’analyse géochimique unique au monde au sein de l’Institut des sciences de la Terre de Grenoble [1], l’un des laboratoires de la fédération OSUG, des scientifiques de l’Université Grenoble Alpes ont mis en lumière, contrairement aux théories en vigueur, une activité dynamique de tectonique des plaques de notre planète il y a 4 milliards d’années. Cette découverte centrée sur des analyses géochimiques d’inclusion magmatique et complétée par des modélisations numériques effectuées au German Research Center for Geosciences, sera publiée dans la revue Nature Communications du 25 avril 2025.

Des inclusions magmatiques vitrifiées (figure 1) préservées dans des cristaux d’olivine formés il y a 3,3 milliards d’années ont été analysées au travers d’approches in situ grâce à des développements analytiques novateurs, et uniques au monde, réalisés sur la plateforme analytique de l’ISTerre (IMAP) [2] (figure 2).

Les résultats obtenus indiquent que le magma piégé dans ces cristaux d’olivines est issu de la fusion partielle d’un domaine du manteau terrestre formé il y a plus de 4 milliards d’années. Par ailleurs, ces analyses montrent aussi que cette source mantellique a subi des processus d’extraction de croûte continentale qui n’avait jamais été identifiés auparavant. En somme, les nouveaux résultats présentés dans cette étude mettent en lumière les processus géologiques qui gouvernent l’évolution de la Terre il y a plus de 4 milliards d’années.

Cette découverte, centrée sur des analyses géochimiques d’inclusion magmatique, par les scientifiques de l’ISTerre, a été complétée par des modélisations numériques effectuées au German Research Centre for Geosciences (GFZ) (figure 3). Ces modélisations indiquent que les résultats géochimiques obtenus sur un site géologique particulier en Afrique du Sud sont représentatifs des processus se déroulant sur Terre durant l’Hadéen (4.5 à 4.0 Ga) et que le volume de croûte continentale présent à la surface de la Terre durant ces temps très anciens était très proche du volume actuel.

Des nouveaux résultats qui démontrent que l’activité lithosphérique durant l’Hadéen était dynamique

Les interprétations tirées des résultats couplés géochimie/modélisation sont iconoclastes puisqu’une partie significative de la communauté scientifique considère que la dynamique lithosphérique à l’Hadéen était largement statique, faite de bombardements météoritiques et d’activités volcaniques sporadiques mais que la tectonique des plaques horizontale telle que nous la connaissons aujourd’hui n’était pas active.

À l’inverse, les nouveaux résultats présentés dans cette étude montrent que l’activité lithosphérique durant l’Hadéen était dynamique, faite de plumes mantelliques (remontées de matériel chaud provenant de la limite manteau/noyau) qui, à leur arrivée à la surface du globe, généraient des mouvements tectoniques horizontaux amenant à de la subduction. C’est lors de la subduction de plaques océaniques à l’Hadéen que les premiers continents se sont formés. Ce type d’activité dynamique apparait par ailleurs bien plus favorable à l’émergence de la vie sur Terre que la configuration statique jusqu’alors imaginée pour l’Hadéen.

Ces travaux ont été réalisés grâce à une subvention du conseil Européen à la recherche (European Research Council, ERC) dans le cadre du projet Synergy 856555 portant l’acronyme MEETpour "Monitoring Earth Evolution through Time" mené par Alexander V. Sobolev (ISTerre, UGA, France), Stephan V. Sobolev (GFZ, Germany), et John W. Valley (University of Wisconsin–Madison, USA).

Référence

A. Vezinet, A. V. Chugunov, A. V. Sobolev, C. Jain, S. V. Sobolev, V. G. Batanova, E. V. Asafov, A. N. Koshlyakova, N. T. Arndt, L. V. Danyushevsky, and J. W. Valley.
Growth of continental crust and lithosphere subduction in the Hadean revealed by geochemistry and geodynamics
Nature Communications 2025.
DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-025-59024-6

Ce communiqué a été initialement publié par l’UGA.