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La ringwoodite


Issue d’une roche volcanique remontee par chance a la surface de la
terre dans le Mato Grosso, au Bresil, un mineral appele ringwoodite
etait extrait d'un petit diamant brun par I'equipe de Graham Pearson
de I'universite d'Alberta au Canada. Auparavant la ringwoodite avait
deja ete decouverte dans des meteorites. C'est la premiere fois qu'un
scientifique trouve ce mineral qui contient de I’eau dans un
echantillon d'origine terrestre, situe d'ordinaire a une profondeur
inaccessible car ce cristal de roche ne peut se former qu'a plus de
500 km de profondeur. Et c'est par une heureuse coincidence que
Pearson a pu I'analyser avant que la ringwoodite ne reprenne sa
forme habituelle a base pression.



Evidemment, cette eau n'a pas pu apparaitre par magie et, en
analysant la pierre, Pearson est parvenu a la conclusion qu'il y avait
de I'eau enfouie loin sous la surface de la Terre - beaucoup d'eau et
cette decouverte venait confirmer la theorie selon laquelle une
reserve d'eau, situee entre 410 et 660 kilometres de profondeur
sous-terraine, «pourrait renfermer autant d’eau que tous les oceans
reunis». Cela fait en effet quarante ans qu'un celebre geologue




australien, Ted Ringwood, a theorise I'existence d'une couche de
transition dans le manteau terrestre situee entre 400 et 600 kilometre
de profondeur. La croute terrestre, y compris le fond des oceans,
atteint des profondeurs d'environ 100 kilometres. En-dessous, on
trouve le manteau superieur, qui s'etend sur 300 kilometres. Et c'est
dans la zone de transition entre le manteau superieur et le manteau
inferieur, entre 410 et 660 kilometres sous la surface de la Terre, que
s'est forme le morceau de ringwoodite que les chercheurs ont trouve.





La plaque oceanique contenant de I’eau
a I'etat moleculaire (qui n est plus sous
forme liquide) s'enfonce dans
le manteau terrestre


Diamant


Zone de
subduction


: RATON


Diamant


Dispersion de l'eau
dans la zone de transition


—Proto-kimberlite


Asthenosnh

(manteausim,;,


.

Zonede trans , f/oo

M^SOSp^ 660 */>7

(manteau


Formation du diamant
contenant une impurete
minerale (de la ringwoodite)
qui elle-meme contenait 1% d'eau


De l'eau dans le manteau terrestre


Cheminees kimberlitiques

Infiltration de l eau P ermettant la nemontee des diamants
dans la plaque


Trajet du diamant
decouvert a Juina
(Bresil) en 2009


"La premiere hypothese, c'est que l'eau contenue dans la ringwoodite
est heritee d'un fluide de formation de diamant aqueux, duquel l'eau
est apparue au cours d'une phase syngenetique. Dans ce modele, le
fluide aqueux proviendrait de la zone de transition, car rien n'indique
que le manteau inferieur contienne une quantite importante d'eau",
ecrit Pearson. En gros, la pression extreme et la composition
chimique des materiaux a de telles profondeurs font apparaitre
spontanement de l'eau.
















"L'autre hypothese, c'est que la ringwoodite soit 'protogenetique',
c'est-a-dire qu'elle etait presente avant d'etre emprisonnee dans la
pierre et que sa composition reflete celle de la zone de transition",
ecrit Pearson. Dans ce modele, I'eau et la ringwoodite sont deja
presentes, et la ringwoodite absorbe une partie de I'eau. Quoiqu'il en
soit, il y a beaucoup d'eau dans la zone de transition : "Les deux
modeles impliquent que la zone de transition soit riche en eau, au
moins par endroits", ecrit-il.

Hans Keppler, de I'Universite de Bayreuth en Allemagne en
poursuivant I’analyse de la decouverte de Pearson confirme les
predictions issues d'experiences menees en laboratoire selon
lesquelles un reservoir d'eau equivalent a I'ensemble des oceans se
cache dans les profondeurs du manteau terrestre. Selon Keppler, les
scientifiques pensent depuis longtemps que la Terre abrite des
reservoirs d'eau loin sous sa surface. Mais ils n'etaient pas certains
que de I'eau puisse se trouver aussi profond dans la zone de
transition, entre les manteaux superieur et inferieur. Tout a change
depuis cette decouverte. En reconstituant en laboratoire les
temperatures et les pressions extremes qui regnent a ces
profondeurs, des chercheurs parvinrent en effet a transformer I'olivine
en un nouveau cristal, qu'ils baptiserent «ringwoodite», en hommage
a leur collegue australien.

Cette zone devait etre tres riche en une forme cristalline inedite de
I'olivine... et en eau. Entre 410 et 520 km, I'olivine doit en fait exister
sous une forme cristalline encore legerement differente appelee
wadsleyite. En theorie, cette variante cristalline possede les memes
capacites d'hydratation que la ringwoodite. Si I'integralite de la
couche situee entre 400 et 600 km contient bien 60% de ce cristal,
comme le prevoit la theorie, alors il y aurait autant d'eau dans cette
couche que dans tous les oceans reunis. «Cette eau est presente
sous une forme un peu differente de ce que Ton connait», precise la
scientifique Nathalie Bolfan-Casanova. «Ce sont des groupements
hydroxyles (oxygene-hydrogene ou OH) qu< sont piegees dans le
cristal. Mais si on chauffe la ringwoodite a pression ambiante, elle
donne bien de I'olivine et de I'eau.»



Mais alors, comment un morceau de ringwoodite provenant de 700
kilometres sous la surface terrestre se retrouve-t-il dans une riviere
bresilienne ? Selon Keppler - et si Ton en croit le fait que Pearson
cherchait initialement des roches volcaniques - il y a des chances
que quelque chose, sans doute une eruption volcanique, I'ait
poussee rapidement vers la surface.

A moins d'une decouverte technologique majeure, ce reservoir
gigantesque restera a jamais inaccessible. Peu importe les moyens
mis en oeuvre, I'homme n'a jamais reussi a forer a plus de 12 km
sous la surface de la Terre.




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