Carbonatites : qu'est-ce que c'est ?

Les carbonatites sont des roches ignées particulièrement rares à la surface de la Terre et qui sont riches en carbonecarbone. On connaît tout de même environ 330 affleurements de ces roches comportant plus de 50 % de minérauxminéraux carbonatés. On peut voir s'écouler sous forme de laves au sommet de l'Ol Doinyo Lengaï, un volcan de la vallée du riftrift est-africain, au nord de la Tanzanie. Son nom signifie « Montagne de Dieu » dans le langage des tribus Massaï qui peuplent la région. Il s'élève à plus de 2.000 mètres au-dessus du sol de la vallée jusqu'à une altitude approximative de 2.886 mètres. Ce qui semble y être des coulées de boues, comme le montrent les images de la vidéo ci-desssous, sont en réalité des coulées de laves que l'on appelle des natrocarbonatites. Elles sont extrêmement fluides car leur viscositéviscosité est tout aussi extrêmement faible. Elles ne sont pas incandescentes et pour cause, leurs températures sont comprises entre 540 à 593 °C alors que des coulées basaltiquesbasaltiques ont des températures d'au moins 1.100 °C.

Des laves constituées de carbonates de calcium

si l'Ol Doinyo LengaïOl Doinyo Lengaï est le seul volcan actif connu qui émet actuellement des carbonatites, on peut trouver des traces de ce volcanismevolcanisme dans de rares enclaves dans le Massif central ainsi que presque au milieu du fossé rhénanfossé rhénan, plus précisément au Kaiserstuhl (littéralement, le « trône de l'empereur »), un volcan complexe dont l'âge est compris entre 16 à 18 millions d'années et qui est situé entre Colmar et Freiburg.

Les géologuesgéologues s'occupant de géochimie et de magmatisme s'interrogent sur les origines des carbonatites depuis un certain temps car ce ne sont pas des calcairescalcaires métamorphisés comme on l'a cru un temps. Les natrocarbonatites du Lengaï sont constituées de carbonates de sodiumsodium composés principalement de deux minéraux : la nyerereite Na₂Ca(CO₃)₂ et la gregoryite (Na₂,K₂,Ca)CO₃.

Noires ou marron foncé, ces laves blanchissent en seulement quelques heures au contact de l'eau et en quelques jours lorsque l'eau de l'atmosphèreatmosphère réagit avec les deux carbonates sodiques et potassiques.

Des laves issues de la fusion de carbonates marins

Il semble bien aujourd'hui que comme bien des roches magmatiquesroches magmatiques, les carbonatites sont issues de la fusion partiellefusion partielle du manteaumanteau de sorte que les laves qui s'épanchent en surface peuvent nous donner des indications sur la nature des roches qui le composent. Pour les faire parler, il est possible d'utiliser les méthodes de la géochimie et en particulier celle de la géochimie isotopique qui dispose de véritables marqueurs pour suivre les cycles des matériaux dans l'usine chimique que constitue la Terre.

Ainsi, des chercheurs de l'IPGP ont mis au point une nouvelle méthode de géochimie isotopique concernant les isotopesisotopes du calciumcalcium présent aussi bien dans les laves prélevées au sommet du Lengaï qu'à d'autres endroits sur Terre. Au total, 73 échantillons de carbonatites venant par exemple des îles océaniques de Fuerteventura (îles Canaries), de Norvège (Fen) ou encore du Brésil (Jacupiranga) ont été analysés avec cette nouvelle méthode.

Elle a révélé que ces roches ignées devaient très probablement provenir de la fusion partielle d'un manteau riche en carbonates recyclés par la subductionsubduction de la lithosphèrelithosphère océanique, car la composition isotopique en calcium des carbonatites était typique des carbonates marins.

Les datations des roches montrent également que ce recyclagerecyclage est à l'œuvre depuis au moins trois milliards d'années en raison de la tectonique des plaquestectonique des plaques. C'est un résultat qui confirme au passage son ancienneté même si elle était sans aucun doute différente il y a plus de deux milliards d'années, comme l'atteste la quasi-disparition d'autres laves mythiques, les komatiites.