La géochronologie : un pilier essentiel des géosciences — hommage à Jean David

Cette conférence présente une contribution scientifique importante de Jean David : l’élaboration d’un calendrier géochronologique U/Pb pour le Nunavik. Au tournant du XXI^ème siècle, le programme Grand Nord ambitionnait d’élaborer la première carte géologique intégrée du Nunavik. Dans ce contexte, Jean David a démontré que la géochronologie U/Pb pouvait être utilisée comme outil de cartographie régionale. Lorsqu’il a rapporté la découverte de zircons hérités datés à plus de 3 milliards d’années il a lancé la chasse aux lambeaux de très vieilles roches pouvant représentées des reliquats d’un socle primordial. L’échantillon révélateur, prélevé le long de la côte Est de la baie d’Hudson, a donné un âge de 3,8 milliards d’années. Il s’agissait alors non seulement de la plus vieille roche datée au monde. En plus d’établir avec certitude l’assise continentale sur laquelle se sont agglomérées toutes les lithologies cartographiées dans le Grand Nord, le calendrier géologique du Nunavik élaboré par Jean David a permis d’asseoir la nomenclature stratigraphique sur des données probantes. Le rapport final du programme Grand Nord fait état de 143 datations U/Pb réalisées pour le compte de Géologie Québec. À lui seul Jean David en a réalisé 142, en collaboration avec 11 chefs d’équipe. Désormais, son héritage est devenu indispensable pour raconter l’histoire géologique et encadrer le potentiel minéral du Grand Nord québécois. L’excellence de sa contribution scientifique mérite d’être soulignée.

La géochronologie U-Pb appliquée aux zircons constitue depuis longtemps un outil essentiel pour reconstituer les premières étapes de l’histoire des planètes telluriques. La brèche régolitique martienne NWA 7034/7533 (« Black Beauty ») représente aujourd’hui l’archive la plus riche en zircons provenant de Mars, ouvrant une fenêtre unique sur sa différenciation et son évolution géodynamique. Les datations U-Pb de haute précision, combinées aux mesures isotopiques Lu-Hf, démontrent que l’accrétion de Mars, la formation de son noyau et la cristallisation de son océan magmatique se sont déroulé moins de ~20 Myr après la formation du Système solaire. Dès 4,547 Ga, une croûte primordiale de composition andésitique était déjà en place, représentant le plus ancien réservoir crustal identifié sur une planète. Des zircons datés entre 4,48 et 4,43 Ga ont enregistré le remaniement de cette croûte enrichie lors d’épisodes intenses de bombardement, possiblement liés à la migration précoce des planètes géantes. Cette activité magmatique précoce reflète un recyclage par impacts d’une croûte primordiale durable, plutôt que la formation de nouvelles croûtes juvéniles. En contraste, une population plus jeune de zircons (1,5 à 0,3 Ga) témoigne du magmatisme dans les provinces volcaniques d’Elysium et de Tharsis. Leur signature isotopique en Hf, proche de celle du réservoir chondritique, implique la persistance d’un manteau primitif et convectif tout au long de l’histoire martienne, compatible avec un régime tectonique de type stagnant lid. Ainsi, les zircons martiens constituent un enregistrement continu de 4,2 Ga témoignant des interactions croûte-manteau. Ils illustrent la puissance de la géochronologie U-Pb pour préciser la chronologie de la différenciation planétaire et de la dynamique interne des planètes rocheuses.

Jean David est né à Saint-Hyacinthe en 1956. Son père était horloger. Jean a consacré la majeure partie de sa carrière à dater des zircons. Comme il aimait à le dire : tout est dans tout.

Après avoir obtenu son doctorat en géologie à l’Université de Montréal en 1992, Jean a rejoint le GEOTOP où il est devenu, pendant plus de 30 ans, le spécialiste incontournable de la géochronologie U-Pb sur zircons. Ayant débuté sa carrière comme spécialiste en sédimentologie, il a fait le pont entre cette discipline et la géochronologie des Appalaches dans le cadre de son doctorat.

Outre ses mandats de géochronologie auprès de Géologie Québec (MRNF), Jean a collaboré à près de 25 articles scientifiques publiés dans des revues avec comité de lecture, dont 5 à titre de premier auteur. L’article le plus marquant de sa carrière fut celui portant sur la plus vieille roche du Québec provenant de la ceinture archéenne de Nuvvuagittuq au Nunavik, publié en 2009 avec quatre collaborateurs. Ses travaux de géochronologie ont couvert les provinces géologiques du Supérieur, de Churchill, de Grenville, des Appalaches et même la partie sud du craton archéen de São Francisco (Minas Gerais) au Brésil. Jean David a également contribué au projet national LITHOPROBE.

Au-delà de son expertise scientifique, Jean était un œnologue averti qui connaissait et aimait partager sa passion des bons vins. C’était également un musicien accompli, jouant de la clarinette et de la batterie, ainsi qu’un mélomane éclairé — une passion que nous partagions.

La ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq renferme des roches parmi les plus anciennes trouvées sur Terre. Des datations U-Pb sur zircons ont en effet donné des âges éoarchéens, alors des âges modèles hadéens ont été obtenus pour des protolites magmatiques. En raison de leurs âges, ces roches ont attiré l’intérêt des nombreux groupes travaillant en exobiologie et sur la Terre primitive, car elles offrent un aperçu rare et inestimable des origines de la Terre. Toutefois, peu de groupes se sont intéressés aux isotopes des éléments volatils, tels l’azote ou les gaz rares. Ces derniers (He, Ne, Ar, Kr et Xe) sont des éléments rares et chimiquement inertes qui présentent donc des signatures isotopiques sont préservées, bien que les roches elles-mêmes soient fortement métamorphisées. Ils peuvent nous renseigner sur les réservoirs terrestres à la source de ces gaz, soit la croûte, l’atmosphère et le manteau primitifs. Dans cette présentation, nous ferons le point sur les résultats obtenus sur les isotopes de ces éléments volatils, en particulier ceux de l’azote (d¹⁵N) et du Xe (^128-136Xe) et des implications sur l’état de la planète à cette époque.

Déchiffrer l’évolution des blocs lithotectoniques crustaux et définir la nature de leurs bordures constitue une étape essentielle pour comprendre les processus tectoniques au cours du temps et identifier de nouvelles zones prospectives en métaux rares, critiques, et précieux. La tâche devient complexe dans les blocs anciens et les marges de cratons, souvent remaniés lors de cycles orogéniques successifs, ce qui altére et masque les archives géologiques primaires et complique les reconstructions tectoniques. Nous présentons ici une synthèse géochronologique et géochimique du sud-est de la Province du Churchill (Orogène Trans-Hudson, Québec), redéfinissons l’histoire tectonique archéenne à paléoprotérozoïque de la région, et discutons des processus de cratonisation. Le Domaine de Koksoak nouvellement défini enregistre du magmatisme TTG entre ~2920 et 2735 Ma, du magmatisme hybride entre ~2735 et 2690 Ma à ses marges ; du volcanisme tholéiitique à calco-alcalin, de la fusion partielle du socle et le développement de bassins en tectonique extensive entre ~2690 et 2620 Ma ; suivi d’une période de calme tectonique jusqu’à ~1,9 Ga. Cette évolution magmatique est comparable à celle du Domaine de Douglas Harbour (Province du Supérieur), et possiblement au socle du microcontinent Meta Incognita. Nos nouvelles interprétations mettent en évidence la réactivation de structures héritées à l’échelle lithosphérique, des déplacements décrochants limités des blocs archéens, et un contrôle structural sur la distribution des systèmes carbonatitiques et mafiques-ultramafiques à Ni-Cu. Notre travail souligne l’importance de suivre l’évolution des blocs lithotectoniques et de leurs bordures à travers le temps, en particulier dans les régions à cycles orogéniques multiples.