De gigantesques panaches volcaniques ont recouvert la Terre à trois reprises entre 3,5 et 3,2 milliards d’années

Jeudi, 9 août 2012

L’analyse d’une carotte de forage collectée en Afrique du Sud dans des roches archéennes (3,2 milliards d’années) a permis d’étudier le cycle du soufre dans l’atmosphère primitive terrestre. Des chercheurs de l’Institut de physique du globe de Paris (Université Paris Diderot/CNRS) et du Centre de recherches pétrographiques et géochimique du CNRS ont conclu à un phénomène important pour l’histoire de la Terre : à trois époques précises (3,2 ; 3,4 et 3,5 milliards d’années) et sur 3 continents (Australie, Afrique du Sud et Inde), des éruptions volcaniques épisodiques et très intenses se sont traduites par d’énormes panaches volcaniques et la formation par photolyse UV de grandes quantités de sulfate, un composé fortement instable dans un environnement dépourvu d’oxygène. Une étude publié dans Nature Geoscience le 5 août 2012.


Les mégaéruptions sont rares de nos jours, mais lorsqu’un panache volcanique est suffisamment grand pour dépasser la couche d’ozone, le dioxide de soufre (SO2) présent dans le panache est photodissocié par le rayonnement ultraviolet (UV) émis par le soleil sous forme de composés oxydés (XSO4, sulfate) et réduits (xS, sulfure). Dans notre atmosphère riche en oxygène, le composé réduit est instable et rapidement ré-oxydé sous forme de sulfate. A l’Archéen, entre 4,0 et 2,5 milliards d’années, l’atmosphère étant dépourvue d’oxygène, le sulfate issu de la photolyse du SO2 volcanique devait être immédiatement réduit, de sorte qu’il ne devrait pas y avoir de dépôts de sulfate dans les roches archéennes. Pourtant, à trois reprises, à 3,5, 3,4 et 3,2 milliards d’années et sur trois continents (Afrique du Sud, Australie et Inde) des sulfates s’y sont déposés. Jusqu’à présent ces dépôts de sulfate étaient inexpliqués ; on les interprétait comme des « oasis de vie » liées à la production locale d’oxygène par des bactéries photosynthétiques dans un milieu globalement anoxique.

Des chercheurs de l’Institut de physique du globe de Paris et du Centre de recherches géochimiques et pétrograhiques ont entrepris l’analyse géochimique très précises par sonde ionique des isotopes du soufre (32S, 33S et 34S) de sulfures et sulfates prélevés par carottage dans un des dépôts de sulfates datant de 3,2 Ga en Afrique du Sud (craton Kaapvaal). Ils ont découvert une nouvelle corrélation isotopique qui permet de lier la genèse des sulfures à celle des sulfates. Des analyses dans les sulfures et sulfates provenant des autres dépôts de sulfates archéens en Australie et en Inde montrent le même type de corrélation isotopique. Or, les observations de terrain montrent que dans les trois cratons, les sulfures et sulfates qui forment la corrélation isotopique sont associés à des cendres volcaniques. Pour les auteurs ces observations sont la marque d’un processus atmosphérique et volcanique : la photodissociation UV du SO2  présent dans de gigantesques panaches volcaniques formés lors d’épisodes d’activité volcanique de courte durée, mais très intenses. Ces panaches ont pu conduire à un voile nuageux qui a englobé la planète lors de ces épisodes.

Cette activité volcanique intense entre 3,2 et 3,5 Ga coincïde dans le temps avec la première phase importante de production de croûte terrestre.

Source(s): 

Variations in atmospheric sulphur chemistry on early Earth linked to volcanic activity, Pascal Philippot, Mark van Zuilen and Claire Rollion-Bard
Nature Geoscience, publié en ligne le 5 août 2012

Contact(s):
  • Pascal Philippot, Institut de Physique du Globe de Paris (CNRS / IPGP / Université Paris Diderot)
    philippot [at] ipgp [dot] fr, 01 83 95 73 87

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