Les serpentinites abyssales, témoins de la variété géochimique du plancher océanique terrestre
En comparant l’enregistrement géochimique de différents types de serpentinites abyssales, une équipe française met en évidence des disparités chimiques majeures dans les roches composant le plancher océanique à travers le monde.
© Ifremer
Date de publication : 30/10/2024
Recherche
Équipes liées :
Lithosphère Organosphère Microbiosphère (LOMs)
Thèmes liés : Intérieurs de la Terre et des planètes
Les serpentinites sont des roches ubiquistes1 du plancher océanique, qui se forment par hydratation des péridotites du manteau (transformation des minéraux olivine et pyroxène en serpentine par réaction avec des fluides hydrothermaux). Au cours des dernières décennies, il a été reconnu que leur formation change la rhéologie et la composition de la lithosphère, jouant ainsi un rôle majeur sur les cycles géodynamiques et géochimiques terrestres. Toutefois, ces études étaient jusqu’à présent focalisées sur des contextes régionaux. Une équipe française menée par un chercheur de l’IPGP a entrepris une compilation des données géochimiques existantes sur des serpentinites collectées dans différents océans du globe par forage, dragage ou à l’aide de submersibles. Ces scientifiques mettent ainsi en évidence des hétérogénéités chimiques majeures en fonction des contextes géodynamiques et tectoniques.
À proximité des dorsales, le régime thermique de la lithosphère océanique s’avère généralement proportionnel à l’abondance en roches magmatiques, jouant ainsi un rôle majeur dans la nature des échanges géochimiques lors de la serpentinisation. Au niveau des dorsales ultra-lentes et des failles transformantes, la faible activité magmatique favorise une serpentinisation par une eau de mer peu modifiée, qui s’imprime dans la signature géochimique des roches. À l’inverse, au niveau des dorsales lentes ou rapides, l’interaction à haute température entre l’eau de mer et les abondantes roches magmatiques modifie les propriétés physico-chimiques des fluides, alors plus favorables à la mobilité et au stockage des éléments sensibles à l’oxydoréduction, ou redox (U, Eu, Ce, As, Sb), dont les métaux (Zn, Cu). Ces différences conduisent à des signatures géochimiques contrastées des serpentinites à travers le monde, témoins de la variabilité des échanges chimiques. En revanche, le comportement des éléments non sensibles au redox mais mobiles dans les fluides (Cs, Ba, Rb, B ou Li) se révèle peu affecté par ces variations de contextes, induisant un enregistrement géochimique homogène de ces éléments dans les serpentinites. La serpentinisation des péridotites en contexte d’avant-arc2, où la chimie des fluides est largement influencée par la subduction sous-jacente, apparait comme une exception à travers les contextes abyssaux.
En outre, ces observations montrent que les contextes géodynamiques et tectoniques de serpentinisation influencent les processus d’oxydation du fer (Fe), et donc la production d’hydrogène (H2) au fond des océans. En particulier, la distribution du Fe3+ dans les serpentinites est influencée par la teneur en magnésium des roches, un taux élevé favorisant la formation de brucite et empêchant l’oxydation du Fe et la production d’H2.
- Roches ubiquistes = roches présentes à de nombreux endroits différents à travers le globe
- Bassin d’avant-arc = espace sous-marin en creux situé sur la plaque chevauchante d’une zone de subduction entre l’arc volcanique et le prisme d’accrétion sédimentaire
Ref : B. Debret, M. Andreani, M. Godard, A review of abyssal serpentinite geochemistry and geodynamics, Earth-Science Reviews, Vol. 258, 2024, 104910, DOI : 10.1016/j.earscirev.2024.104910
