géodynamique chimique, étude de l’ensemble des processus géochimiques ayant marqué la formation et l’évolution de la Terre au cours du temps, par exemple, la formation de la croûte terrestre, ou encore les courants de convection dans le manteau.

La géodynamique chimique est une problématique de synthèse propre à la géochimie, appliquée à différentes disciplines ; cette dernière est en effet utilisée, soit pour dater des terrains et des roches, soit pour étudier la formation des roches (pétrologie) et des gisements de minéraux (métallogénie), soit encore pour suivre les processus de sédimentation (sédimentologie) et l’évolution des sols (pédologie). L’ensemble des résultats obtenus dans ces diverses disciplines permet de déterminer les processus géochimiques à grande échelle qui régissent l’évolution de la constitution et de la structure interne de la Terre.

La géodynamique chimique se fonde sur le dosage d’isotopes stables, d’isotopes radiogéniques (issus de la désintégration d’autres éléments radioactifs) et sur celui des éléments présents à l’état de traces (en très faible quantité). Bien que la croûte soit, en terme de masse, composée à 99,34 p. 100 de seulement dix éléments chimiques — oxygène (46,71 p. 100), silicium (27,69 p. 100), aluminium (8,07 p. 100), fer (5,05 p. 100), calcium (3,65 p. 100), sodium (2,75 p. 100), potassium (2,58 p. 100), magnésium (2,08 p. 100), titane (0,62 p. 100), hydrogène (0,14 p. 100) —, les éléments chimiques à l’état de traces, tels le strontium à 88 nucléons (⁸⁸Sr), le rubidium (⁸⁵Rb), le néodyme (¹⁴²Nd), jouent un rôle majeur pour identifier l’occurrence d’un événement significatif à l’échelle régionale ou mondiale. Ces éléments possèdent, en effet, des isotopes dont certains sont radioactifs. Lorsque ces derniers se désintègrent en un isotope d’un autre élément chimique, ils sont dits radiogéniques. Par exemple, l’isotope du strontium à 87 nucléons (⁸⁷Sr) est radiogénique, car il résulte de la désintégration radioactive de l’isotope du rubidium à 87 nucléons (⁸⁷Rb).

Le rapport de l’abondance d’un isotope radiogénique à celle d’un isotope non radiogénique, par exemple (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr), est non seulement indicatif de l’âge de la roche minérale dans laquelle ils sont présents, mais aussi du lieu originel de sa constitution et des types de transformations nécessaires à sa formation. Le rapport des abondances d’isotopes stables permet également de déceler des transformations majeures ; par exemple, la limite entre les périodes de l’éocène et de l’oligocène, toutes deux appartenant à l’ère tertiaire, est caractérisée par une augmentation du rapport ¹⁸O/¹⁶O, correspondant à un refroidissement certainement dû à l’amorce de la glaciation de l’Antarctique ; ce phénomène s’accompagne d’une régression des océans, illustrée par la diminution du rapport isotopique du carbone ¹³C/¹²C, signe d’une baisse de la productivité organique sur le plateau continental.

La référence temporelle absolue de ces rapports isotopiques, utilisée pour définir des critères comparatifs, est obtenue grâce à l’analyse de la composition chimique des météorites et des roches lunaires qui n’ont pas subi d’altérations depuis leur formation ; leur composition chimique est ainsi analogue à celle que devait posséder la Terre au tout début de sa formation dans le système solaire (Voir géochronologie).