Les zones de subduction sont des régions clés pour la tectonique des plaques. Sources d’un intense volcanisme et de violents tremblements de terre, les zones de subduction mettent en jeu de nombreux processus dans lesquels l’eau joue un rôle majeur. Une nouvelle étude vient de montrer que la quantité d’eau absorbée par le manteau au niveau des zones de subduction serait d’ailleurs plus importante qu’on ne le pensait.
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L'un des grands mécanismes participant à la tectonique des plaques est la subduction, qui voit une plaque lithosphériqueplaque lithosphérique passer sous une autre plaque pour être recyclée au sein du manteaumanteau. Les zones de subductionzones de subduction sont généralement associées à un intense volcanisme, souvent de type explosif. De plus, la plupart des chaînes de montagnes actuelles, comme les Alpes ou l'Himalaya, résultent d'une collision continentale qui a suivi la fermeture d'un océan par le jeu d'une zone de subduction. Ces chaînes de montagnes renferment ainsi de nombreux indices qui permettent d'étudier, de manière indirecte, le mécanisme complexe des zones de subduction.
Le manteau absorbe de grandes quantités d’eau au niveau des zones de subduction
Les paramètres sont en effet nombreux à entrer en jeu et leurs variations font de chaque zone de subduction un système dynamique unique.
L'un de ces paramètres est l'eau. Il s'agit en effet d'un élément essentiel qui va impacter directement la capacité de fusionfusion du manteau et de la croûtecroûte, mais également le comportement du magma lors de la remontée et la formation de divers gisements de minerais.
L'on sait depuis longtemps que les zones de subduction représentent des environnements très hydratés. En plongeant dans le manteau, la plaque en subduction entraîne avec elle une énorme quantité de sédiments océaniques gorgés d'eau. Cette eau va venir hydrater de manière très significative les roches du manteau et influencer directement la formation de magma. Les roches volcaniques émises par les volcansvolcans en surface portent ainsi la signature de cette hydratationhydratation, qui va également déterminer le stylestyle éruptiféruptif. Plus les laveslaves sont hydratées, plus les éruptions sont explosives. Cela explique pourquoi les éruptions les plus destructrices sont généralement localisées au niveau de zones de subduction.
Retrouver la teneur initiale en eau d’un magma, une problématique compliquée
Jusqu'à présent, l'analyse des roches volcaniques suggérait que le manteau, dans ce contexte de subduction, contenait environ 4 % d'eau (par unité de poids). Une nouvelle étude vient cependant questionner cette valeur, en avançant l'idée que la signature présente dans les roches volcaniques ne serait pas représentative de la teneur réelle en eau du magma initial. Pour les auteurs de l'étude parue dans Nature Geoscience, il apparaît en effet vraisemblable que certains processus - soit au moment de la remontée rapide du magma, soit à son arrivée en surface - masquent en quelque sorte la teneur en eau originelle du liquideliquide magmatique.
Pour essayer de retrouver la valeur exacte de la quantité d'eau, l'équipe de chercheurs s'est intéressée à un certain type de roches magmatiquesroches magmatiques, les plutonsplutons, qui contrairement aux roches volcaniques ne cristallisent pas en surface mais en profondeur, au sein de la croûte. Une nouvelle méthode d'analyse a de plus été développée afin d'étudier la composition d'échantillons de roches plutoniquesroches plutoniques provenant des montagnes himalayennes et mises à l'affleurementaffleurement au gré de la déformation tectonique que subit cette immense zone de collision.
Un manteau plus hydraté que ce que l’on pensait
Les cristaux de ces roches montrent ainsi beaucoup moins de signes d'altération que les roches volcaniques, exposées aux éléments en surface. Leurs résultats montrent au final que ce n'est pas 4, mais plus de 8 % d'eau (en poids) que contiendrait le magma avant sa cristallisation.
Ces résultats permettent également de mieux comprendre la formation des dépôts de cuivrecuivre, d'or ou d'argentargent, qui requiert une importante quantité d'eau. Les 4 % précédemment estimés ne suffisaient pas pour expliquer la formation de gisementsgisements de mineraisminerais. Le problème est désormais résolu. Ces dépôts de minerais se formeraient ainsi à partir de fluides magmatiques très riches en eau (de 12 à 20 %) qui se seraient séparés du magma initial au moment de sa cristallisation. Comprendre la génération de ces liquides magmatiques super-hydriques représente donc un intérêt majeur pour la recherche de nouveaux gisements.
