Les échanges d’eau entre l’intérieur et l’extérieur de notre planète régulent le niveau marin moyen sur des échelles de temps géologiques, sur des périodes bien supérieures au million d’années. D’une part, le manteau terrestre dégaze de l’eau, principalement par volcanisme au niveau des dorsales océaniques et des points chauds, d’autre part, de l’eau est réinjectée dans le manteau profond - sous la forme de minéraux hydratés - via les plaques en subduction. Un déséquilibre entre ces deux flux produit inexorablement un changement de la quantité d’eau en surface et du niveau marin moyen.
Les observations géologiques suggèrent que le niveau marin est resté relativement constant au cours du Phanérozoïque, soit depuis 540 millions d’années. Pourtant, les observations géophysiques montrent que les volumes d’eau entraînés dans les zones de subduction pourraient être considérables, bien supérieurs aux quantités dégazées par les volcans des dorsales océaniques et des points chauds.
Illustration schématique des flux d’eau (flèches) entre l’intérieur et l’extérieur de la Terre et de ses conséquences pour le niveau marin moyen à long terme.
© Nestor Cerpa
Des scientifiques de Géosciences Montpellier (CNRS, Université de Montpellier) et de l’Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC-UGR, Espagne) ont montré que seulement 15 à 20% de l’eau subduite persiste sous la forme de minéraux hydratés, dans le manteau lithosphérique, à plus de 300-350 km de profondeur. Le reste est libéré et revient en surface par le volcanisme d’arc. Ils prédisent ainsi que les flux de dégazage d’eau et les flux de réinjection dans le manteau profond, sont quasiment à l’équilibre à l’heure actuelle. Extrapolé au passé, ce résultat suggérerait que le niveau marin moyen a peu changé sur les dernières centaines de millions d’années.
Pour arriver à ces résultats, les scientifiques ont prédit le devenir de la quantité d’eau subduite grâce à des simulations numériques de l’évolution des plaques en subduction à plusieurs centaines de kilomètres de profondeur. Ils ont calibré ces simulations numériques à partir de résultats récents d’expériences en laboratoire à haute température et à haute pression, sur des échantillons de serpentines naturelles (minéraux hydratés caractéristiques des roches entraînées en subduction).
Pour en savoir:
Cerpa, N.G., Arcay, D. & Padrón-Navarta, J.A. Sea-level stability over geological time owing to limited deep subduction of hydrated mantle. Nat. Geosci. (2022).
Contact:
Nestor Cerpa - chercheur postdoctoral (Université de Montpellier / Géosciences Montpellier) - nestor.cerpa at umontpellier.fr