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Tracer les flux chimiques en provenance de la plaque en subduction sous les Antilles

par Chargé(e) de communication - 19 juin 2016 ( maj : 8 septembre 2016 )

Une équipe franco-américaine composée de chercheurs de l’Université de Washington (USA) et d’ISTerre à Grenoble (Université de Grenoble Alpes, CNRS, Université de Savoie Mont Blanc, IRD, IFSTTAR) a publié dans la revue PNAS les premières mesures isotopiques du magnésium obtenues sur des laves d’arc insulaire (Antilles) et sur les sédiments associés entrant en subduction. Cette étude montre pour la première fois le recyclage vers la surface, via le volcanisme, d’éléments chimiques provenant des basaltes et péridotites altérées situés dans la plaque en subduction.

Le volcan Montagne Pelée à la Martinique dont les dernières éruptions remontent au début du XXème siècle
© C. Chauvel

Au niveau des zones de subduction, les plaques océaniques constituées de basaltes (croûte océanique) et péridotites (manteau lithosphérique) et recouvertes d’une couche plus ou moins épaisse de sédiments sont recyclées dans le manteau. Sous l’effet de l’augmentation de la pression et de la température, la plaque subduite se déshydrate et des fluides envahissent le coin du manteau qui surplombe la plaque en subduction, entraînant avec eux de nombreux éléments chimiques.

Le transfert d’éléments provenant des sédiments entrainés dans la subduction est connu depuis longtemps mais la situation est beaucoup moins claire en ce qui concerne le transfert d’éléments provenant des basaltes ou péridotites subductées. En effet, les compositions chimiques et isotopiques des basaltes et péridotites subduits diffèrent peu de celles du manteau terrestre et leur contribution potentielle restait jusqu’ici ambigüe.

Schéma d’une zone de subduction montrant les compositions isotopiques en magnésium des composants principaux impliqués dans le volcanisme d’arc
© C. Chauvel

Le magnésium est l’un des éléments les plus abondants des basaltes et du manteau terrestre et sa composition isotopique y est constante. Seuls les processus ayant lieu en surface et à basse température (par exemple, les processus biologiques ou l’interaction entre roches et eau de mer dans le fond des océans) sont capables de la changer de façon significative. Or, cette étude démontre que le magnésium constitutif des roches volcaniques de la Martinique a une composition isotopique différente de celle des basaltes de rides, d’îles océaniques et péridotites non altérées.

Le magnésium analysé dans les basaltes de la Martinique vient du coin du manteau (cf schéma) dont la composition isotopique a été modifiée par rapport à celle des péridotites fraîches sous l’effet des fluides venant de la déshydratation des basaltes et péridotites altérées de la plaque subduite. Les sédiments subduits jouent, quant à eux, un rôle négligeable.

Cette étude apporte des informations précieuses sur les flux de fluides provenant des basaltes et péridotites subduits pour envahir le coin mantellique dans une zone de subduction. Par là même, elle aide à comprendre les processus de transferts chimiques qui mènent à la formation de la croûte continentale.

Source :
Magnesium isotope geochemistry in arc volcanism. Fang-Zhen Tang, Yan Hu and Catherine Chauvel, 2016. Proceedings of the National Academy of Sciences,

Contact scientifique local :
- Catherine Chauvel, ISTerre/OSUG : catherine.chauvel (at) univ-grenoble-alpes.fr

Cette actualité est également relayée par
- l’institut national des sciences de l’Univers du CNRS (INSU)

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