Les metaux dans les fluides et gaz magmatiques: Nouvelles contraintes experimentales via les techniques de mesure in-situ et de piegeage – METGAS

L’émission de métaux associée au dégazage magmatique est un processus critique en Sciences de la Terre, qui est d’un côté essentiel au développement de la vie ou à la formation des gisements miniers, mais peut également avoir un impact environnemental négatif, par exemple si des métaux lourds comme Cd, Hg ou Pb sont relâchés en fortes concentration dans le réseau hydrothermal ou l’atmosphère.
L'efficacité et l'ampleur du dégazage des métaux dépendent principalement de 1) la composition du magma, 2) la pression (P), la température (T) et les conditions redox de dégazage et 3) l'effet que ces paramètres ont en retour sur les concentrations en Cl et S dans les fluides magmatiques, et varient ainsi en fonction du cadre géodynamique (arcs volcaniques, failles intracontinentales ou points chauds). Pourtant, les mécanismes physico-chimiques favorisant le transport des métaux par les fluides magmatiques restent actuellement peu compris. Ce manque de connaissance est principalement dû au fait que ces fluides sont à la fois difficiles à échantillonner dans la nature et à synthétiser en laboratoire et limite ainsi notre capacité à simuler le dégazage magmatique des métaux dans différents contextes.
L'objectif principal du projet METGAS est ainsi de quantifier expérimentalement la distribution et la spéciation de métaux économiques et/ou nocifs (Cu, Zn, Pb, Hg, Se et Te) dans les fluides, gaz et liquides magmatiques en fonction de leurs compositions et des conditions P-T de dégazage. Pour ce faire, nous proposons de combiner des approches expérimentales et analytiques de pointe à l'Institut des Sciences de la Terre d'Orléans et au synchrotron ESRF de Grenoble qui nous permettront 1) d’analyser des fluides de haute PT au niveau moléculaire par spectroscopie Raman in-situ et de rayons X et 2) de les piéger sous forme de gouttelettes qui peuvent ensuite être analysées par spectrométrie ICPMS à ablation laser. Ces données expérimentales seront ensuite utilisées pour simuler les flux de métaux associés au dégazage continu du Kilauea (Hawaii, USA) et à l’éruption cataclysmique du Mont Pinatubo en 1991. Ces premières estimations constitueront avec nos données expérimentales une base pour développer des modèles thermodynamiques plus larges, permettant à terme d’estimer l’impact du dégazage magmatique des métaux à l’échelle mondiale.