La durée de formation des gisements métalliques

Publié par Redbran le 03/05/2021 à 09:00
Source: CNRS INSU

Cristaux de pyrite et de soufre précipités expérimentalement à partir de fluides hydrothermaux à haute température.
© G. Pokrovski, F. Poitrasson
Combien de temps un gisement métallique met-il à se former dans la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre....) ? Cette question est sujette à débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance,...) depuis la naissance de la métallogénie. Les méthodes de géochronologie traditionnelles utilisant des isotopes radiogéniques sont encore trop imprécises pour dater correctement la mise en place des gisements hydrothermaux dans la croûte terrestre. Leur marge d'erreur est rarement inférieure au million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) d'années, ce qui ne permet pas de bien distinguer les différentes étapes de la minéralisation.

Une équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) a développé une méthode permettant d'estimer la durée de formation des gisements métalliques en s'appuyant sur les isotopes stables du fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) de la pyrite (La pyrite est une espèce minérale composée de sulfure de fer, de formule FeS2...), minéral ubiquiste des minerais hydrothermaux. Pour cela, les chercheurs ont d'abord simulé en laboratoire la formation de la pyrite en mélangeant une solution aqueuse riche en soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de...) et une solution aqueuse riche en fer dans un autoclave, sorte de cocotte-minute recréant les conditions de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) et de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) typiques de la formation des gisements hydrothermaux. Ils ont ensuite suivi l'évolution de la composition chimique et isotopique du fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...) et de la pyrite précipitée au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) en utilisant un spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité...) de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) dit "multicollection" de haute résolution à source plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées...).

En couplant ces expériences à des modélisations moléculaires et en les comparant aux minéraux de gisements hydrothermaux, ils ont pu estimer pour la première fois les vitesses de précipitation (En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des...) et d'équilibration de la pyrite. Les durées d'événements minéralisateurs s'avèrent beaucoup plus courtes que ce que l'on pensait: elles peuvent être de quelques mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...) seulement aux températures hydrothermales typiques (300-500°C). Cette approche offre donc une résolution temporelle beaucoup plus fine que les méthodes de géochronologie traditionnelle. Elle ouvre la perspective d'une meilleure compréhension des différentes étapes de la formation des gisements de métaux et de l'évolution des systèmes géothermaux anciens sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...).


Vitesse d'équilibration des isotopes du fer de la pyrite avec le fluide hydrothermal et les mécanismes moléculaires mis en jeu, quantifiés dans cette étude.
© G. Pokrovski, M. Blanchard, F. Poitrasson

En savoir plus:
Mechanisms and rates of pyrite formation from hydrothermal fluid revealed by iron isotopes - Geochimica et Cosmochimica Acta (2021)
Gleb S. Pokrovski, Marc Blanchard, Gaëlle Saunier et Franck Poitrasson.
https://doi.org/10.1016/j.gca.2021.03.006

Contact:
Gleb Pokrovski - Géosciences Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) Toulouse (GET) - gleb.pokrovski at get.omp.eu
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