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7.4 : Sédiments Hydrogènes - Géosciences

7.4 : Sédiments Hydrogènes - Géosciences


L'eau de mer contient de nombreuses substances dissoutes différentes. Parfois, des réactions chimiques se produisent qui provoquent la précipitation de ces substances sous forme de particules solides, qui s'accumulent ensuite sous forme de sédiment hydrogéné. Ces réactions sont généralement déclenchées par un changement de conditions, tel qu'un changement de température, de pression ou de pH, qui réduit la quantité d'une substance pouvant rester à l'état dissous. Il n'y a pas beaucoup de sédiments hydrogénés dans l'océan par rapport aux sédiments lithogènes ou biogènes, mais il existe des formes intéressantes.

Dans bouche hydrothermale systèmes, l'eau de mer s'infiltre dans le fond marin, où elle est surchauffée par le magma avant d'être expulsée par l'évent. Cette eau surchauffée contient de nombreuses substances dissoutes, et lorsqu'elle rencontre l'eau de mer froide après avoir quitté l'évent, ces particules précipitent, principalement sous forme de sulfures métalliques. Ces particules constituent la « fumée » qui s'échappe d'un évent et peuvent éventuellement se déposer au fond sous forme de sédiments hydrogénés (Figure (PageIndex{1})).

Nodules de manganèse sont des amas arrondis de manganèse et d'autres métaux qui se forment sur le fond marin, mesurant généralement entre 3 et 10 cm de diamètre, bien qu'ils puissent parfois atteindre jusqu'à 30 cm (Figure (PageIndex{2})). Les nodules se forment d'une manière semblable aux perles ; il y a un objet central autour duquel des couches concentriques se déposent lentement, provoquant la croissance du nodule au fil du temps. La composition des nodules peut varier quelque peu en fonction de leur emplacement et des conditions de leur formation, mais ils sont généralement dominés par les oxydes de manganèse et de fer. Ils peuvent également contenir de plus petites quantités d'autres métaux tels que le cuivre, le nickel et le cobalt. La précipitation des nodules de manganèse est l'un des processus géologiques les plus lents connus ; ils croissent de l'ordre de quelques millimètres par million d'années. Pour cette raison, ils ne se forment que dans les zones où il y a de faibles taux d'accumulation de sédiments lithogènes ou biogènes, car tout autre dépôt de sédiments couvrirait rapidement les nodules et empêcherait une nouvelle croissance des nodules. Par conséquent, les nodules de manganèse sont généralement limités aux zones de l'océan central, loin des apports lithogènes ou biogènes importants, où ils peuvent parfois s'accumuler en grand nombre sur le fond marin (Figure (PageIndex{2}) droite). Étant donné que les nodules contiennent un certain nombre de métaux de valeur commerciale, l'exploitation minière des nodules a suscité un intérêt considérable au cours des dernières décennies, bien que la plupart des efforts soient jusqu'à présent restés au stade exploratoire. Un certain nombre de facteurs ont empêché l'extraction à grande échelle de nodules, notamment les coûts élevés des opérations minières en haute mer, les problèmes politiques concernant les droits miniers et les préoccupations environnementales entourant l'extraction de ces ressources non renouvelables.

Évaporites sont des sédiments hydrogénés qui se forment lorsque l'eau de mer s'évapore, laissant les matières dissoutes précipiter en solides, en particulier en halite (sel, NaCl). En fait, l'évaporation de l'eau de mer est la plus ancienne forme de production de sel à usage humain, et elle est encore pratiquée aujourd'hui. D'importants gisements d'évaporites d'halite existent dans un certain nombre d'endroits, y compris sous la mer Méditerranée. Commençant il y a environ 6 millions d'années, les processus tectoniques ont fermé la mer Méditerranée à l'Atlantique, et le climat chaud a évaporé tellement d'eau que la Méditerranée s'est presque complètement asséchée, laissant à sa place d'importants dépôts de sel (un événement connu sous le nom de crise de salinité). Finalement, la Méditerranée a de nouveau été inondée il y a environ 5,3 millions d'années et les dépôts de halite ont été recouverts par d'autres sédiments, mais ils restent toujours sous le fond marin.

Oolithes sont de petits grains arrondis formés à partir de couches concentriques de précipitation de matière autour d'une particule en suspension. Ils sont généralement composés de carbonate de calcium, mais ils peuvent également provenir de phosphates et d'autres matériaux. L'accumulation d'oolithes donne du sable oolithique, qui se trouve dans sa plus grande abondance aux Bahamas (Figure (PageIndex{4})).

Hydrates de méthane sont un autre type de dépôt hydrogéné avec une application industrielle potentielle. Tous les produits de l'érosion terrestre comprennent une faible proportion de matière organique provenant principalement de plantes terrestres. De minuscules fragments de ce matériau ainsi que d'autres matières organiques provenant de plantes et d'animaux marins s'accumulent dans des sédiments terrigènes, en particulier à quelques centaines de kilomètres du rivage. Au fur et à mesure que les sédiments s'accumulent, les parties les plus profondes commencent à se réchauffer (à cause de la chaleur géothermique) et les bactéries se mettent au travail pour décomposer la matière organique contenue. Parce que cela se produit en l'absence d'oxygène (a.k.a. conditions anaérobies), le sous-produit de ce métabolisme est le méthane gazeux (CH4). Le méthane libéré par les bactéries remonte lentement à travers les sédiments vers le fond marin. À des profondeurs d'eau de 500 m à 1 000 m et aux basses températures typiques des fonds marins (près de 4 °C), l'eau et le méthane se combinent pour créer une substance appelée hydrate de méthane. À quelques mètres à quelques centaines de mètres du fond marin, la température est suffisamment basse pour que l'hydrate de méthane soit stable et les hydrates s'accumulent dans les sédiments (Figure (PageIndex{5}) la gauche). L'hydrate de méthane est inflammable car lorsqu'il est chauffé, le méthane est libéré sous forme de gaz (Figure (PageIndex{5}) droite). Le méthane contenu dans les sédiments des fonds marins représente un énorme réservoir d'énergie fossile. Bien que les sociétés énergétiques et les gouvernements soient impatients de développer des moyens de produire et de vendre ce méthane, quiconque comprend les implications de son extraction et de son utilisation sur le changement climatique peut voir que ce serait de la folie.


*"Physical Geology" de Steven Earle utilisé sous licence internationale CC-BY 4.0. Téléchargez ce livre gratuitement à http://open.bccampus.ca


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