Séminaire Julie Mallens - 22 Janvier 2026

Séminaire de JULIE MALLENS, Jeudi 22/01 à 13h salle Fourcade, couloir 46-56, 5ème étage (Campus Pierre et Marie Curie)

JULIE MALLENS ( LMV, UCA, CLERMONT-FERRAND), , ANCIENNE ÉTUDIANTE À SORBONNE UNIVERSITÉ, nous parlera de

Formation et évolution des croûtes primitives, apport des systèmes isotopiques U-Th-Pb et Rb-Sr dans l’apatite

La Terre s’est différenciée en réservoirs chimiquement distincts au cours de son évolution. La croûte continentale, épaisse et felsique, constitue une archive unique de l’histoire terrestre depuis 4,4 milliards d’années (Ga). Les processus géologiques anciens restent cependant difficiles à comprendre, laissant des incertitudes sur les mécanismes et la chronologie de formation et d’évolution de la croûte, notamment à l’Archéen (> 2,5 Ga). La croûte primitive a été largement étudiée grâce aux isotopes U-Pb et Lu-Hf sur zircon qui ont permis d’importantes avancées dans la compréhension de la chronologie et des sources impliquées dans sa formation. Le zircon [ZrSiO4], bien que puissant, présente certaines limites : il cristallise principalement dans des magmas évolués et est peu sensible au métamorphisme, alors que l’apatite [Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)] se forme dans toutes les roches magmatiques et enregistre facilement les épisodes métamorphiques et métasomatiques. L’étude de l’apatite via les systèmes U-Th-Pb et Rb-Sr offre donc un nouvel outil complémentaire et à fort potentiel pour contraindre la formation et l’évolution des croûtes primitives.

La mesure des systèmes isotopiques U-Th-Pb et Rb-Sr sur apatite par spectrométrie de masse à source plasma couplée à l’ablation laser (LA-(MC)-ICP-MS) couplée à la caractérisation texturale (imagerie cathodoluminescence) et élémentaire des apatites (microsonde électronique, LA-ICP-MS) a été appliquée aux granitoïdes archéens (3,4 à 2,5 Ga) du socle du craton du Dharwar Ouest (WDC, Inde), affectés par plusieurs épisodes métamorphiques de faciès amphibolite. En complément, les systèmes isotopiques Rb-Sr sur roches hôtes et U-Pb et Lu-Hf sur zircons ont été mesurés par TIMS et LA-(MC)-ICP-MS, respectivement.

Image d'illustration - Apatite ©WikipediaLes apatites présentent une forte variabilité de textures, de concentrations élémentaires, d’âges U-Th-Pb (intervalle de ~ 2 Ga), et de signatures isotopiques en strontium (87Sr/86Sr ~ 0,700 à 0,715), qui marquent plusieurs épisodes de croissance, résorption et circulation de fluides. Le fractionnement des terres rares légères (LREE) reflète probablement l’action de fluides chlorés et/ou la cristallisation de phases compétitrices, tandis que la variation de concentrations des REE traduit des conditions physico-chimiques variables lors de la cristallisation. Les analyses U-Pb et Rb-Sr montrent que les apatites enregistrent au moins deux événements métamorphiques majeurs : (i) vers ~3123 ± 47 Ma en lien avec un épisode de collision à 3200 Ma et (ii) vers 2400–2500 Ma qui témoigne notamment d’interactions avec des fluides crustaux et de la stabilisation et de l’assemblage du craton jusqu’à 2400 Ma. La combinaison apatite-zircon permet de retracer l’histoire complète du socle du WDC, depuis sa mise en place magmatique jusqu’à l’évolution métamorphique/métasomatique, au sein d’un même échantillon. Cette thèse démontre la puissance de l’approche multi-minéraux et multi-outils qui révèle une histoire géologique bien plus riche que celle apportée par la roche totale ou le zircon seul.

La comparaison des apports 87Sr/86Sr initiaux entre apatite et roche-totale montre que les 87Sr/86Sr les moins radiogéniques des apatites reflètent pas nécessairement ceux de leur magma parent. De plus, les résultats montrent un découplage progressif entre 87Sr/86Sr et 176Hf/177Hf au cours de la croissance du WDC puisque les 176Hf/177Hf initiaux des zircons montrent uniquement des compositions de manteau appauvri alors que les 87Sr/86Sr initiaux des roches indiquent une source mantellique appauvrie pour le granitoïde le plus ancien (3430 Ma) et l’influence d’un réservoir enrichi (croûte) après 3350 Ma. Ces résultats suggèrent que les modèles globaux de formation de croûte U-Pb et Lu-Hf sur zircon détritique pourraient sous-estimer l’influence de la croûte pré-existante et donc surestimer le volume de croûte formé à au cours du temps.

En savoir plus sur Julie Mallens sur le site du laboratoire Magma et Volcans