📰 Les bouffées d'oxygène des zones de subduction

đź“° Les bouffĂ©es d’oxygène des zones de subduction

Les zones de subduction reprĂ©sentent des lieux privilĂ©giĂ©s de recyclage de la matière sur Terre. Ils sont aussi de vĂ©ritables ‘usines Ă  redox’ oĂą les Ă©lĂ©ments chimiques voient leur degrĂ© d’oxydation Ă©voluer lors des interactions fluides-roches. Ainsi, les Ă©lĂ©ments volatils (eau, oxygène (L’oxygène est un Ă©lĂ©ment chimique de la famille des chalcogènes, de…), hydrogène (L’hydrogène est un Ă©lĂ©ment chimique de symbole H et de numĂ©ro atomique 1.), soufre (Le soufre est un Ă©lĂ©ment chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de…), carbone) et les mĂ©taux sont piĂ©gĂ©s par les roches subduites ou libĂ©rĂ©s dans le fluide (Un fluide est un milieu matĂ©riel parfaitement dĂ©formable. On regroupe sous cette…) au cours des diffĂ©rentes Ă©tapes de la subduction (La subduction est le processus d’enfoncement d’une plaque tectonique sous une autre plaque de…). La connaissance de l’Ă©volution des conditions redox dans les zones de subduction est une information clef (Au sens propre, la clef ou clĂ© (les deux orthographes sont correctes) est un dispositif amovible…) dans la comprĂ©hension de ces phĂ©nomènes, mais n’a jusque-lĂ  pas progressĂ© faute d’identification de traceurs in situ.


SchĂ©ma de l’approche utilisĂ©e et le phĂ©nomène de libĂ©ration du fluide oxydant. Le spectre d’absorption X (courbe bleue) nous renseigne directement sur les degrĂ©s redox de l’arsenic (L’arsenic est un Ă©lĂ©ment chimique de la famille des pnictogènes, de symbole…) contenu dans les diffĂ©rents minĂ©raux de la serpentinite (fond du dessin).
© Gleb Pokrovski

Une Ă©quipe internationale de chercheurs, impliquant 5 laboratoires du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand…), s’est penchĂ©e sur cette question en suivant l’Ă©tat redox de l’arsenic, un Ă©lĂ©ment trace (TRACE est un tĂ©lescope spatial de la NASA conçu pour Ă©tudier la connexion entre le…), dans les serpentinites de l’Himalaya qui Ă©tait une zone de subduction avant l’orogenèse. Grâce au rayonnement synchrotron (Synchrotrons, synchro-cyclotrons et cyclotrons rĂ©fèrent Ă  diffĂ©rents types d’accĂ©lĂ©rateurs…) qui permet de quantifier in situ l’Ă©tat chimique et redox de l’arsenic dans les roches et minĂ©raux, les chercheurs ont mis en Ă©vidence une grande variabilitĂ© des degrĂ©s redox de l’arsenic, allant de -3 (arsĂ©niure) Ă  +5 (arsĂ©niate). En combinant ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phĂ©nomènes, sans volontĂ© de les…) avec diffĂ©rentes mĂ©thodes analytiques de laboratoire, des modĂ©lisations thermodynamiques et l’histoire gĂ©odynamique de ces roches, les chercheurs ont pu tracer l’extraordinaire voyage (Un voyage est un dĂ©placement effectuĂ© vers un point plus ou moins Ă©loignĂ© dans un but personnel…) de l’arsenic dans la zone de subduction et l’utiliser comme ‘sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habitĂ© envoyĂ© par l’Homme pour explorer de plus près des…) Ă  oxygène’.

Durant les premières Ă©tapes de subduction, la prĂ©sence d’arsĂ©niures indique que la formation des serpentinites consomme de l’oxygène et libère ainsi de l’hydrogène. Plus tardivement dans la subduction, Ă  plus grandes profondeurs et tempĂ©ratures, la dĂ©composition (En biologie, la dĂ©composition est le processus par lequel des corps organisĂ©s, qu’ils…) partielle de ces roches libère des fluides très oxydants comme en tĂ©moigne la prĂ©sence de l’arsĂ©niate. Le taux d’oxygène estimĂ© dans ces fluides correspond Ă  une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportĂ©e…) partielle de quelques millibars d’O2 Ă  100 km de profondeur et 600 Ă  700°C, environ 10 ordres de grandeur plus Ă©levĂ©e que les estimations effectuĂ©es jusque-lĂ . Cette Ă©tude ouvre des perspectives pour le traçage des phĂ©nomènes très contrastĂ©s, souvent hors Ă©quilibre, dans les zones de subduction. Ces rĂ©sultats aident Ă  mieux comprendre et quantifier les liens fondamentaux entre le profond et la surface (Une surface dĂ©signe gĂ©nĂ©ralement la couche superficielle d’un objet. Le terme a…) sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance…) et d’autres planètes telluriques.

Pour en savoir plus:
Pokrovski, G.S., Sanchez-Valle, C., Guillot, S., Borisova, A.Y., Muñoz, M., Auzende, A.-L., Proux, O., Roux, J., Hazemann, J.-L., Testemale, D., Shvarov, Y.V. (2022) Redox dynamics of subduction revealed by arsenic in serpentinite. Geochem. Persp. Let. 22, 36-41.

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