Libération massive de fluides riches en Mg lors de la réaction brucite + serpentine dans les zones de subduction

Des chercheurs d’ISTerre ont exploré les transformations des serpentinites dans les zones de subduction, en se concentrant sur les processus de déshydratation et la mobilité du magnésium dans ces roches du manteau. Les échantillons analysés proviennent de l’unité de Zermatt-Saas, dans les Alpes, où des conditions de pression et de température élevées permettent d’observer la formation de minéraux métamorphiques et la libération d’eau.


Les analyses microstructurales et chimiques ont révélé que la brucite et l’antigorite se transforment en olivine, produisant simultanément des fluides riches en magnésium. Ce phénomène provoque la création de veinules d’olivine et de brucite, montrant que le magnésium peut se concentrer localement et se déplacer à travers la roche. Deux types de brucite ont été identifiés : l’un intimement mêlé à la serpentine, et l’autre formant de petites veines hydrothermales indépendantes, témoignant de cristallisations à partir des fluides générés lors de la déshydratation.

Ces observations offrent un éclairage inédit sur les interactions minéraux-fluides dans le manteau et leur impact potentiel sur la tectonique. Les fluides produits lors de cette déshydratation pourraient expliquer certains épisodes de séismes peu profonds, comme les tremblements de basse fréquence observés dans les zones de subduction de Cascadia, Nankai et du Mexique.
Fig. 4 — Serpentinites UTG. (A–B) Serpentinites fraîches et altérées, recoupées par des veines d’olivine/Ti-clinohumite (échantillon ZER_22-11A). (C–F) Schéma et images microscopiques montrant des veinules de brucite-B traversant l’olivine métamorphique, accompagnées de bandes enrichies en magnésium.




L’étude illustre ainsi comment des transformations à l’échelle microscopique contribuent à la circulation de l’eau et des éléments chimiques dans le manteau terrestre et influencent sa dynamique profonde.



L’étude complète est publiée dans Earth and Planetary Science Letters

Références

Kempf, E. D., Hermann, J., Reusser, E., Baumgartner, L. P., Lanari, P. (2020). The role of the antigorite + brucite to olivine reaction in subducted serpentinites (Zermatt, Switzerland). Swiss Journal of Geosciences.

Huber, K., Vrijmoed, J. C., John, T. (2022). Formation of olivine veins by reactive fluid flow in a dehydrating serpentinite. Geochemistry, Geophysics, Geosystems.

Debret, B., Bolfan-Casanova, N., Padrón-Navarta, J. A., Andreani, M., Garrido, C. J., Muñoz, M., Trcera, N. (2015). Redox state of iron during high-pressure serpentinite dehydration. Springer Nature Link.

Contacts scientifiques :

  • E. Legros – Chercheuse, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Univ. Gustave Eiffel, ISTerre
  • B. Malvoisin – Chercheur, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Univ. Gustave Eiffel, ISTerre
  • F. Brunet – Chercheur, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Univ. Gustave Eiffel, ISTerre
  • Z. El Yousfi – Chercheur, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Univ. Gustave Eiffel, ISTerre
  • V. Batanova – Chercheuse, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Univ. Gustave Eiffel, ISTerre
  • A. Sobolev – Chercheur, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Univ. Gustave Eiffel, ISTerre
  • A.-L. Auzende – Chercheuse, Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Univ. Gustave Eiffel, ISTerre