Les zones de subduction, en avalant d’énormes quantités de sédiments océaniques, permettent le stockage du carbone dans les profondeurs du manteau. La quantité de carbone ainsi stockée serait cependant bien moins importante qu’on ne le pensait. Dans une nouvelle étude, des chercheurs montrent en effet que le volcanisme d’arc réinjecterait rapidement dans l’atmosphère plus de la moitié du carbone organique entrant en subduction.
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Le recyclage de la croûte océanique via les zones de subductionzones de subduction est l'un des processus majeurs en tectonique des plaques. Au sein du manteau terrestre, ces portions d'anciennes croûtes océaniques vont ainsi être lentement « digérées », alimentant notamment le volcanisme qui se joue en surface à l'arrière des fosses de subduction, à l'image des volcansvolcans qui forment la ceinture de feu du Pacifiqueceinture de feu du Pacifique. Mais on oublie souvent que cette croûte océanique qui s'enfonce dans les entrailles de la TerreTerre emporte avec elle d'énormes quantités de sédimentssédiments qui se sont déposés sur le fond des mers au cours de dizaines de millions d'années.
D’énormes quantités de carbone qui entrent dans le manteau
Parmi cette couche sédimentaire qui fait plusieurs kilomètres d'épaisseur, il y a bien sûr de grandes quantités de carbonecarbone, organique et inorganique. Pour rappel, le carbone organique provient des restes d'animaux ou de plantes, alors que le carbone inorganique provient des composants chimiques de l'eau de mer et précipite sous la forme de minérauxminéraux. Tout comme la croûte qui les porteporte, ces sédiments carbonés vont ainsi finir leur vie à l'intérieur du manteau, ce mécanisme soustrayant d’énormes quantités de carbone de la surface terrestre. La subduction de la croûte océanique est ainsi considérée comme l'un des processus majeurs dans le cycle global du carbone.
Mais qu'advient-il exactement à ce carbone lorsqu'il entre dans le manteau terrestre ? Une nouvelle étude, publiée dans la revue Science Advances, suggère qu'une quantité notable de ce carbone serait en réalité rapidement renvoyée vers l'atmosphèreatmosphère via la porte de sortie que représentent... les volcans !
La moitié du carbone organique est réinjectée dans l’atmosphère via les volcans !
Les scientifiques se sont en effet intéressés à l'origine du carbone émis au niveau de l'arc volcaniquearc volcanique des Aléoutiennes (Alaska), qui se situe sur la ceinture de feu du Pacifique, à l'aplomb de la subduction qui voit la plaque pacifique s'enfoncer sous la plaque nord-américaine. Le carbone recyclé au niveau des volcans d’arc peut en effet provenir de trois sources différentes : la plaque entrant en subduction (le slabslab) et ses sédiments comme on l'a expliqué plus haut, mais également la partie de manteau coincé entre le slab et la croûte, ou encore la croûte chevauchante elle-même. L'avantage de l'arc des Aléoutiennes est que la croûte, mais également le slab, contiennent une quantité plus faible de carbone que la plupart des arcs volcaniques, rendant la quantificationquantification des différentes sources plus facile à réaliser.
Des prélèvements de gazgaz ont été effectués sur 17 volcans de cet arc volcanique et ont été complétés par des forages réalisés dans les sédiments océaniques au niveau de la fosse aléoutienne. La composition isotopique des gaz volcaniques a été analysée (proportion de carbone 12 et 13) et comparée à celle des sédiments entrant en subduction. Les résultats montrent qu'une importante proportion de carbone organique, de 43 à 61 %, est ainsi réinjectée dans l’atmosphère via le volcanisme d'arc après leur entrée en subduction. En comparaison, seuls 6 à 9 % de carbone inorganique contenu dans le slab suivent le même chemin.
Il y aurait moins de carbone stocké dans le manteau profond qu’on ne le pensait
De plus, il apparait que les quantités de carbone renvoyées vers l'atmosphère via les volcans dépendent des caractéristiques de la zone de subduction, notamment de la vitessevitesse et de la température du slab.
Ces résultats surprenants montrent que les quantités de carbone stockées dans le manteau profond seraient bien plus faibles qu'on ne le pensait. Ils devraient permettre de mieux comprendre le cycle global du carbone et d'affiner les modèles climatiquesmodèles climatiques.
