Le voyage du soufre dans les fluides hydrothermaux raconté par ses isotopes

Résultat scientifique Terre Solide

Les transferts du soufre dans la nature sont en grande partie contrôlés par les fluides hydrothermaux. Ils extraient le soufre des roches ou des magmas, le transportent à travers la lithosphère, et le précipitent proche de la surface, en se refroidissant, souvent sous forme de soufre natif. Nous connaissons toutefois très mal l’origine et l’évolution de ces fluides dans les profondeurs. En effet, durant le voyage d’un fluide, les différentes espèces chimiques de soufre se recombinent, réagissent entres elles, perdent leur identité et se retrouvent sous forme de minéraux sulfurés - produits finaux du fluide - dont le soufre natif est parmi les plus répandus. Ainsi la ‘vraie’ spéciation chimique du fluide est perdue, ce qui rend difficile de reconstituer son histoire.

Pour en savoir plus à ce sujet, des chercheurs de trois laboratoires CNRS (GET, IPGP et CRPG), ont mis en œuvre une méthode novatrice permettant de reconstituer en laboratoire des fluides hydrothermaux riches en soufre à haute température (jusqu’à 450°C) et pression (jusqu’à 1000 atmosphères terrestres) correspondant à ceux qui circulent dans la croûte terrestre à des profondeurs de quelques kilomètres. Cela leur a permis de mesurer, pour la première fois, la signature isotopique des espèces originales et du soufre natif - leur produit final. Ces signatures s’avèrent très variables selon l’espèce d’origine et le chemin réactionnel exact menant à la formation du soufre natif. Ces résultats pourront permettre le traçage, en utilisant ce composé de soufre simple et ubiquiste, de la composition et de l’évolution du fluide pendant son voyage vers la surface, inaccessible à l’observation directe.

Schéma des transformations chimiques des différences formes de soufre et des fractionnements isotopiques associés dans un fluide hydrothermal qui se refroidit en remontant à la surface et dépose du soufre natif © G. Pokrovski et M. Kokh

En savoir plus

Multiple sulfur isotope fractionation in hydrothermal systems in the presence of sulfur radical ions and molecular sulphur – Geochim. Cosmochim. Acta, 285, 100-128

Maria A. Kokh, Nelly Assayag, Stephanie Mounic, Pierre Cartigny, Andrey Gurenko, Gleb S. Pokrovski

https://doi.org/10.1016/j.gca.2020.06.016

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