Les péridotites mantelliques carbonatées représentent un puits caché pour le CO2 subduit

Pourquoi le carbone caché de la Terre importe

Le dioxyde de carbone ne circule pas seulement entre l’air, les océans et la biosphère à la surface. d’énormes quantités sont entraînées profondément dans la Terre où elles peuvent être verrouillées pendant des millions d’années, contribuant à maintenir l’équilibre climatique de la planète. Cette étude porte sur un ensemble de roches particulier à Oman qui semblent avoir piégé une quantité considérable de carbone en profondeur. En déterminant comment, quand et d’où ce carbone est venu, les auteurs éclairent une partie « manquante » du cycle du carbone à long terme de la Terre.

Là où le plancher océanique rencontre les profondeurs terrestres

À certains limites de plaques, une plaque océanique se courbe et s’enfonce sous une autre plaque dans un processus appelé subduction. Les sédiments et la croûte océanique altérée portés par cette plaque sont riches en minéraux carbonatés et en fluides aquatiques. En descendant, ils se réchauffent et libèrent des fluides qui peuvent remonter dans le coin mantellique sus-jacent. À Oman, une large portion d’ancien plancher océanique et de manteau supérieur, appelée l’ophiolite du Semail, a été poussée sur la terre, préservant une coupe transversale d’une ancienne zone de subduction. Dans cette tranche, les chercheurs ont examiné un carottage (le trou BT1b) qui passe de roches mantelliques peu altérées à des roches vives, entièrement carbonatées, connues sous le nom de listvenites, qui ensemble pourraient avoir stocké naturellement environ un milliard de tonnes de CO2.

Des roches qui racontent l’histoire des fluides

Lorsque des fluides riches en carbone traversent des roches chaudes, ils laissent des empreintes chimiques. L’équipe s’est concentrée sur les halogènes — fluor, chlore, brome et iode — qui préfèrent se déplacer dans les fluides plutôt que d’être incorporés dans les minéraux solides. En utilisant une microanalyse de haute précision pour mesurer ces éléments dans de minuscules zones de serpentine, de carbonate et d’autres minéraux à travers la transition de roches partiellement altérées à des roches pleinement carbonatées, ils ont suivi le comportement et l’évolution des fluides. Ils ont constaté qu’à mesure que la serpentinite se transformait progressivement en listvenite riche en carbonates, le chlore était expulsé beaucoup plus fortement que le brome ou l’iode. Cela a engendré des fluides évolutifs aux rapports halogènes distinctifs qui pouvaient être reliés à des sources probables plus profondes dans la zone de subduction.

Suivre le chemin du carbone caché

Les signatures halogènes montrent que les fluides ayant effectué l’essentiel de la carbonatation n’étaient pas seulement de l’eau de mer peu profonde expulsée des sédiments. Il s’agissait plutôt de mélanges d’eaux de pore sédimentaires avec un apport supplémentaire de fluides riches en CO2 provenant des niveaux plus profonds de la plaque subduite, où le chauffage provoque la dissolution ou la déstabilisation des carbonates. La modélisation de l’évolution chimique nécessaire des fluides pour correspondre aux données des roches indique que ces fluide s devaient contenir des quantités exceptionnellement élevées de carbone par rapport au sel. En pénétrant le manteau d’avant-arc — la région au-dessus de la plaque mais en avant de l’arc volcanique — ces fluides ont réagi avec la péridotite et les roches serpentinisées, les transformant par étapes en listvenite et emprisonnant le CO2 dissous dans des minéraux carbonatés solides et stables susceptibles de perdurer pendant des temps géologiques.

Démêler des horloges contradictoires

Des datations antérieures de veines carbonatées dans des roches similaires suggéraient que certaines listvenites à Oman se seraient formées longtemps après la fin de la subduction dans cette région, impliquant une origine plus locale et récente des fluides. Ce nouveau travail montre que la phase principale de carbonatation dans le carottage étudié est chimiquement liée à des fluides associés à la subduction, et non à des événements postérieurs. Les auteurs distinguent deux étapes : une étape précoce riche en magnésite liée à des fluides de subduction présentant une signature halogène, et une étape plus tardive, plus riche en calcium impliquant de la dolomite qui affiche un motif halogène différent et reflète vraisemblablement une activité tectonique ou magmatique plus jeune. Ils soutiennent que les âges plus récents datent pour la plupart de ce second épisode de recoupement plutôt que du piégeage initial à grande échelle du carbone.

Ce que cela signifie pour le moteur climatique de la Terre

En combinant la chimie des fluides avec des estimations indépendantes de la quantité d’eau de pore s’échappant des sédiments dans le monde, les chercheurs estiment que les fluides riches en CO2 circulant depuis des niveaux plus profonds de la plaque vers le manteau d’avant-arc pourraient transporter environ 1,7–3,4 × 10¹³ grammes de carbone par an. Cela pourrait représenter une large fraction — possiblement jusqu’à 90 % — du carbone entrant dans les zones de subduction. En d’autres termes, des roches comme ces péridotites mantelliques carbonatées pourraient constituer un puits majeur, sous-estimé jusqu’ici, qui empêche qu’une grande partie du carbone subduit ne retourne rapidement dans l’atmosphère via les volcans ou ne plonge dans le manteau profond. Parce que les conditions qui génèrent de telles roches dépendent de facteurs comme la température, le type de sédiment et le contexte tectonique, ce piège de carbone caché a pu varier en intensité au cours de l’histoire de la Terre, orientant subtilement le climat à long terme de la planète.

Citation: Carter, E.J., O’Driscoll, B., Burgess, R. et al. Carbonated mantle peridotites represent a hidden sink for subducted CO₂. Nat Commun 17, 3297 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68646-3

Mots-clés: carbone des zones de subduction, carbonatation du manteau, listvenite, manteau d’avant-arc, cycle global du carbone