Étude des processus de transfert manteau-croûte des métaux critiques et des éléments volatils à Kerguelen
Les éléments du groupe du platine (PGE) et les terres rares (REE) sont essentiels pour les technologies de la transition énergétique et le développement durable. Ils sont classés comme métaux critiques et stratégiques par l’Union européenne. Les dépôts économiquement viables de PGE et REE dans la croûte terrestre sont extrêmement rares. Plus de 90% des PGE extraits proviennent d’un site minier unique en Afrique du Sud (complexe du Bushveld), tandis que 60% de la production de REE est contrôlée par trois dépôts : Bayan Obo en Chine (40%), Mountain Pass aux États-Unis (10%) et Mount Weld en Australie (10%). Les ressources en PGE et REE sont donc très limitées, entraînant des tensions d’approvisionnement avec l’augmentation de la demande. Comprendre les processus de transport et d’enrichissement de ces métaux dans les matériaux géologiques est essentiel pour établir des stratégies innovantes pour l’exploitation raisonnée et durable de ressources secondaires et le recyclage.
Les processus d’enrichissement des PGE et des REE dans la croûte sont liés à l’intrusion et à l’évolution de magmas riches en éléments volatils, principalement le soufre (S) et le carbone (C). Ces volatils sont cruciaux pour le transfert des métaux via les magmas, depuis leur formation dans le manteau terrestre jusque dans la croûte. L’archipel de Kerguelen est le site idéal pour étudier ces processus de transfert manteau-croûte. Une activité magmatique de ride (médio-océanique), puis de panache mantellique, y a eu lieu sur plus de 130 millions d’années, impliquant la formation de différents magmas riches en volatils. De plus, des roches du manteau sont directement accessibles sur l’île de Kerguelen, sous la forme d’enclaves dans les magmas. Des données de la littérature montrent que certains magmas du plateau de Kerguelen présentent des abondances en PGE plus de 10 fois supérieures à celles dans la croûte océanique et continentale, ainsi que des concentrations élevées en S et C dépassant les prévisions pour le domaine intra-océanique. Cependant, l’origine de ces enrichissements uniques est inconnue car les processus de transfert manteau-croûte des magmas demeurent mal compris.
Le projet KERGMET vise à échantillonner des roches magmatiques et du manteau sur l’île de Kerguelen (péninsules Gallieni, Jeanne d’Arc et Ronarc’h), afin d’étudier les processus de transfert manteau-croûte des métaux et des volatils et leurs variations au cours du temps. Les sites ciblés permettront notamment de comparer les teneurs en métaux et volatils entre des magmas de différents types, ainsi que dans des roches du manteau diversement modifiées par le transfert des magmas vers la croûte. Des analyses géochimiques des roches seront menées dans plusieurs laboratoires, au sein d’un groupe de recherche international comprenant le Laboratoire Magmas et Volcans (LMV; Université Clermont Auvergne, Clermont-Ferrand, France), les universités de Curtin et Monash (Australie), l’Institut de Physique du Globe de Paris et l’Université Paris-Saclay (UPS). Des analyses géochronologiques permettant la datation absolue des roches magmatiques seront effectuées au LMV, Curtin et UPS. Des expériences à haute pression et haute température au LMV et à Curtin permettront de déterminer les conditions physicochimiques, en particulier le rôle de S et C, favorisant le transfert des métaux dans les magmas. Les résultats permettront d’identifier quels processus conduisent à la formation des zones de dépôt des métaux dans la croûte. Ce travail améliorera notre compréhension des cycles globaux de S, C et des métaux dans le manteau terrestre, tout en ouvrant de nouvelles perspectives pour l’utilisation raisonnée et durable des matériaux critiques.