CD: Origine et devenir du Carbone dans la croute inferieure

école doctorale

équipe

Magmas et Fluides Profonds

contexte

Le dioxyde de carbone (CO₂), le soufre et l'eau constituent les principaux composants des émissions volcaniques et contrôlent intrinsèquement l'évolution climatique à long terme. Les zones de subduction jouent un rôle majeur dans le cycle du carbone terrestre. La plaque subductée constitue un important réservoir de carbone (C), ayant capté du carbone au cours de son long contact avec l'exosphère. Ce carbone est principalement fixé par métasomatisme et hydrothermalisme de la croûte et du manteau à la dorsale, tandis que, en progressant vers la fosse, les sédiments porteurs de carbone peuvent ajouter une couche de matière carbonée. Au cours de la subduction, la plaque se déshydrate par métamorphisme, transférant une partie de son carbone stocké vers la plaque chevauchante, tandis qu'une autre partie reste piégée pour être recyclée dans le manteau profond. La majeure partie du carbone stocké dans la plaque est éliminée dans la région du prisme avant-arc, où le carbone est lessivé de la croûte par des réactions de déshydratation [1-6]. Ce carbone est alors piégé dans la région froide du prisme avant-arc de la plaque chevauchante. À la profondeur de l'arc, le manteau de la plaque serpentinisé domine le processus de déshydratation et participe activement à la fusion du manteau par apport d'eau [par exemple 7]. Là, une partie du carbone stocké dans le manteau de la plaque (sous forme de carbonates) est remobilisée dans les fluides produits [8] et finalement recyclée vers la plaque supérieure via les magmas. Le carbone profondément subduit peut être ultérieurement réinjecté dans l'atmosphère par le magmatisme des points chauds et des dorsales océaniques. Ce cycle profond du carbone reste cependant mal contraint, avec des variations importantes dans les estimations du carbone recyclé [5]. Cela s'explique principalement par le manque de contraintes pétrologiques sur les processus contrôlant la fixation et la libération du carbone, ces processus variant dans l'espace et dans le temps. Un aspect crucial pour contraindre le cycle du carbone réside dans le rôle des différents réservoirs dans le stockage et la libération de quantités significatives de carbone au cours de leur évolution géologique. L'un de ces réservoirs, l'un des moins connus de la lithosphère, concerne la croûte continentale inférieure. En effet, on sait peu de choses sur sa capacité de stockage et sur la quantité et les caractéristiques du carbone qu'elle contient [9]. Étant donné que la solubilité du carbone dans les magmas est très faible, son dégazage au cours de l'ascension et de la différenciation magmatique implique que 1) notre estimation de la teneur en carbone des magmas primaires est peu contrainte ; et 2) que la majeure partie du carbone magmatique est perdue dans la croûte au cours de l'évolution du magma. Cela implique en outre que l'estimation du dégazage du CO₂ magmatique à la surface volcanique ne peut être que largement sous-estimée.

spécialité

Géosciences

laboratoire

CRPG - Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques