Des indices sur la manière dont les fluides façonnent notre planète
Les fluides jouent un rôle essentiel dans l’évolution de la croûte terrestre, influençant des processus tels que la redistribution des éléments qui forment les ressources minérales précieuses et les gisements d’hydrocarbures. La découverte et l’exploitation responsable de ces réserves dépendent de la compréhension de la manière, du moment et du lieu où les fluides s’écoulent, à l’échelle du micromètre comme du kilomètre. «Comprendre les mécanismes qui régissent le transport des matériaux dans la croûte continentale terrestre est essentiel pour notre prospérité en Europe», explique Jan Wijbrans, initiateur du projet FluidNET(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) à la VU Amsterdam(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) aux Pays-Bas. «Les géologues le soulignent depuis une vingtaine d’années, et les décideurs politiques commencent à le comprendre.»
Les fluides dans la compréhension des processus terrestres
Le projet FluidNET, soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), visait à renforcer les capacités de l’Europe dans ce domaine grâce à une recherche et une formation de pointe. Du côté de la recherche, un objectif clé était de promouvoir l’importance des fluides dans la compréhension des processus terrestres. «Les sciences de la terre ont tendance à se baser sur l’étude des solides tels que les roches et les minéraux(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) », ajoute Jan Wijbrans. «Cependant, sans fluides, le tableau n’est pas complet. Ils ont, par exemple, un impact sur la résistance des roches et agissent comme catalyseur pour les réactions minérales.» Afin de faire progresser ce domaine, FluidNET a réuni des géoscientifiques qui étudient les interactions au sein des cristaux à l’échelle nanométrique et microscopique, ainsi que d’autres qui s’intéressent aux processus à l’échelle kilométrique. L’idée était que cette combinaison d’expertise pourrait aider à répondre à certaines questions fondamentales, comme par exemple si certains écoulements de fluides se produisent sous forme de filet continu ou d’explosion soudaine.
Analyse des roches métamorphiques du socle
Au centre de la réponse à ces questions se trouvaient 12 chercheurs en début de carrière (ESR). Jan Wijbrans a travaillé en étroite collaboration avec un ESR, qui se concentrait sur les veines dans les roches métamorphiques du socle des Pyrénées. Les roches métamorphiques du socle sont des roches cristallines plus anciennes, souvent trouvées profondément sous les couches sédimentaires. «Une grande partie de ce socle des Pyrénées s’est formée vers la fin de l’ère paléozoïque (il y a environ 300 millions d’années)», explique Jan Wijbrans. «Nous avons prélevé des échantillons de veines de ces roches, là où l’eau s’accumulait et s’écoulait, et nous les avons analysées dans notre laboratoire.» En laboratoire, les fractions minérales ont été purifiées à l’échelle du micron. Les fluides contenus dans les cristaux se sont révélés contenir du potassium dissous, que les géologues peuvent utiliser pour déterminer l’âge des roches. L’équipe a également pu déterminer que l’écoulement du fluide à travers cette roche ne se faisait pas de manière continue, mais par impulsions. «Nous avons pu déterminer que ces impulsions se produisaient à des intervalles de 10 millions d’années», ajoute Jan Wijbrans. «Cette découverte apporte un nouvel éclairage sur la manière dont certains minéraux pourraient se former.»
Modélisation tectonique et modélisation des impulsions de fluides
Cette histoire particulière est devenue encore plus intéressante lorsque la recherche a été élargie pour inclure les mouvements tectoniques. Il y a environ 80 millions d’années, la péninsule ibérique a commencé à s’éloigner du reste de l’Europe tandis que l’Afrique poussait vers le nord, formant ainsi les Pyrénées. Cette histoire tectonique converge avec la modélisation des impulsions de fluides de FluidNET. «Le moment où les fluides ont traversé cette roche peut être la cause ou la conséquence – nous ne pouvons jamais en être tout à fait sûrs en géologie – de cette convergence entre l’Afrique, l’Europe et la péninsule ibérique», explique Jan Wijbrans. «Par exemple, cela pourrait indiquer que les écoulements de fluides ont affaibli la roche à certains moments, permettant ainsi le mouvement tectonique. Ou inversement, les contraintes tectoniques provoquées par l’approche de la plaque ibérique ont déclenché une libération de fluides lorsque les zones de faille ont été réactivées.» Un article sur cette recherche est actuellement en cours d’examen dans la revue à comité de lecture «Tectonics». «Nous sommes convaincus d’être sur la bonne voie», conclut Jan Wijbrans.
