Devenir de la matière carbonacée dans les zones de subduction et ses implications pour la formation de diamant.

De récentes études thermodynamiques et expérimentales ont suggéré que les composés organiques peuvent être stables dans les zones de subduction jusqu’à des conditions de pression et température élevées. Au-delà de ces études théoriques, on a constaté que les phases de carbone organique solides étaient largement répandues dans la plaque subduite, qu’elles soient formées par la déstabilisation des carbonates pendant la subduction ou héritées de la circulation hydrothermale au niveau des dorsales océaniques (formant une phase appelée matière carbonacée). Elles peuvent donc constituer un matériel de départ pertinent à l’origine de la nucléation et de la formation du diamant à haute pression dans les zones de subduction et, par conséquent, jouer un rôle fondamental dans le cycle du carbone organique profond en contribuant aux hétérogénéités géochimiques rencontrées dans le manteau profond. Pour évaluer l’origine de ces phases organiques solides, leur devenir au cours de la subduction et leur lien potentiel avec la formation du diamant, nous réalisons des expériences à haute pression et à haute température. Celles-ci mettent en jeu des serpentinites naturelles associées à des matières carbonées synthétiques ou à des carbonates. Une large gamme de pression (3-10 GPa) et de température (500-1500°C) sont parcourues ainsi que différentes conditions d’oxydoréduction. Ces expériences étudient l’interaction entre les carbonates, le carbone organique et les phases contenant du Fe (qui ont un fort pouvoir réducteur dans ces environnements) au cours de trois réactions clés de déshydratation dans les zones de subduction : la décomposition de la brucite, la décomposition de l’antigorite et la décomposition de la chlorite. Nous caractérisons à l’échelle microscopique la nature et la structure du contenu organique des produits expérimentaux en utilisant une série de techniques spectroscopiques et d’imagerie à haute résolution (SEM-EDS ; SEM-FIB ; FTIR ; SNOM ; TEM ; HR-TEM ; EELS ; Raman, nanoSIMS) et proposons un modèle de formation basé sur des contraintes minéralogiques et pétrologiques. Ces observations seront combinées avec la modélisation thermodynamique de la spéciation du carbone le long d’un chemin P-T de subduction en utilisant le modèle Deep Earth Water afin de contraindre la spéciation des éléments sensibles à l’oxydoréduction dans les roches métamorphiques et les fluides au cours de la subduction.