La fosse d’Okinawa est un bassin d’arrière-arc nouvellement formé situé dans la marge extérieure du plateau continental de la mer de Chine orientale. Les activités hydrothermales sous-marines sont largement développées dans la Fosse d’Okinawa. Une caractéristique typique du bassin est que les fluides hydrothermaux sont très riches en CO2.
Un nombre croissant d’études suggèrent que le CO2 dans les fluides hydrothermaux pourrait provenir directement du dégazage magmatique. Cependant, le processus de dégazage du CO2 dans les magmas de la fosse d’Okinawa est mal compris et il n’est pas clair si le magma peut libérer suffisamment de CO2 dans le système hydrothermal.
Récemment, le Dr Zhang Yuxiang de l’équipe du professeur Zeng Zhigang de l’Institut d’océanologie de l’Académie chinoise des sciences (IOCAS), en collaboration avec le professeur Glenn Gaetani de la Woods Hole Oceanographic Institution, a sélectionné des échantillons de roche volcanique des zones proches de la champs hydrothermaux du sud de la fosse d’Okinawa, ont analysé les compositions volatiles (CO2, H2O, S, F, Cl) dans les inclusions de fonte hébergées par des minéraux et le verre matriciel à l’aide d’une sonde ionique, et ont discuté du processus de dégazage magmatique.
L’étude a été publiée dans Litho le 23 mars.
Les chercheurs ont constaté que les teneurs en CO2 dans le verre matriciel et certaines des inclusions fondues étaient très faibles (2 teneurs positivement corrélées avec les teneurs en eau, et les teneurs en CO2 dans le verre matriciel étaient encore inférieures à la limite de détection instrumentale (2 provenaient de la lixiviation d’un autre côté, cela suggérait que le magma avait subi un intense processus de dégazage du CO2.
Ils ont estimé qu’à ce niveau de dégazage du CO2, 1 km3 de magma pourrait supporter un flux élevé de CO2 des bouches hydrothermales pendant plus de 500 ans. Par conséquent, du point de vue du dégazage magmatique, cette étude illustre que le magma est une source potentielle importante de CO2 pour le système hydrothermal.
Les chercheurs ont également découvert que le magma de la fosse d’Okinawa subissait également un certain degré de dégazage du S, mais que les halogènes (F et Cl) n’avaient pas changé de manière significative pendant le dégazage du magma.
« Ces connaissances peuvent fournir un soutien à la recherche pour étudier la corrélation matérielle entre le système magmatique et le système hydrothermal dans la zone de subduction », a déclaré le Dr Zhang, premier auteur de l’étude.
De plus, l’analyse des inclusions de fusion et l’hydromètre de plagioclase ont été combinés pour estimer la teneur en eau du magma et sa variation du front de l’arc moderne aux centres de propagation de l’arrière-arc. Avec les données des zones de subduction Mariana et Tonga et les basaltes de la dorsale médio-océanique, une bonne corrélation positive entre H2O/Ce et l’isotope du bore (δ11B) a été établie pour les roches volcaniques dans les zones de subduction.
L’isotope du bore est un indicateur efficace de la serpentine subductée, qui est très riche en eau et est considérée comme une source importante de fluide dans la zone de subduction. Cette corrélation indique également que les fluides dérivés de la serpentine subductée ont une contribution importante au bilan hydrique du magma d’arc.
Plus d’information:
Yuxiang Zhang et al, Teneur en eau pré-éruptive et processus de dégazage volatil dans le magma du sud de la fosse d’Okinawa: Implications pour le recyclage de l’eau de la zone de subduction et les contributions magmatiques aux systèmes hydrothermaux, Litho (2023). DOI : 10.1016/j.lithos.2023.107145