Le carbone organique préférentiellement recyclé dans la Terre profonde

Une équipe internationale de chercheurs du CRPG, de l’IPGP, d’Université Paris Cité et de l’Université de Durham a montré que lors des processus de subduction, le carbone organique est préférentiellement recyclé vers l’intérieur de la Terre, alors que le carbone inorganique tend à rester dans les écorces superficielles. Cette découverte apporte un éclairage nouveau sur le cycle profond du carbone, essentiel à la viabilité de la planète.

Échantillonnage des serpentinites de Zermatt (Suisse).

À l’échelle des temps géologiques, le carbone terrestre est soumis à un cycle long au cours duquel il est dégazé vers l’atmosphère via différents processus (volcanisme…), puis piégé dans la lithosphère océanique et enfin recyclé vers l’intérieur de la planète au niveau des zones de subduction.

Même si les échelles de temps mises en jeu pour ce cycle long du carbone ne lui permettent pas de jouer un rôle dans les problématiques d’augmentation du CO₂ anthropique dans l’atmosphère, ce cycle profond du carbone joue un rôle primordial à l’échelle de la planète. En effet, le piégeage du carbone en profondeur permet de maintenir des conditions propices à la vie sur Terre, en évitant que tout le carbone ne soit dégazé dans l’atmosphère (comme c’est le cas par exemple pour Vénus).

Mais l’échantillonnage direct des profondeurs de la planète étant impossible, ce cycle profond est encore très mal connu. Une attention particulière est actuellement portée aux processus en œuvre au moment de la subduction, puisqu’une partie du carbone présent dans la plaque océanique pourrait être remobilisé lors de la déshydratation des serpentinites, alors que le reste du carbone reste piégé dans la plaque et s’enfonce vers les profondeurs du manteau, alimentant ainsi le cycle du carbone profond.

 

Dans une étude publiée fin janvier dans la revue Nature Communications, une équipe de chercheurs du Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CNRS, université de Lorraine), de l’Institut de physique du globe de Paris, d’Université Paris Cité et de l’Université de Durham (UK) a tenté de déterminer la mobilité du carbone inorganique et organique lors du recyclage de la lithosphère océanique dans le manteau profond. Le carbone contenu dans la lithosphère océanique se présente en effet sous différentes formes, notamment sous forme organique et inorganique (comme par exemple les carbonates).

Dans cette étude, l’équipe internationale a échantillonné des vestiges de la subduction affleurant dans les Alpes Suisses (massif de Zermatt Zaas). Via une étude pétrographique et isotopique (isotopes du Sr-C-O), elle montre un comportement découplé du carbone inorganique et organique à haute pression. Lors de la déshydratation de ces serpentinites au moment de la subduction, le carbone inorganique est ainsi préférentiellement mobilisé dans la phase fluide sous forme de CO₂, alors que le carbone organique reste piégé dans la roche sous forme d’inclusions dans les minéraux de haute pression. Ces observations suggèrent donc un recyclage préférentiel du carbone organique vers l’intérieur de la Terre lors de la subduction. Le carbone inorganique serait lui fortement mobilisés dans la phase fluide et resterait dans les écorces superficielles de la planète.