Laboratoire Cycles Géochimiques et ressources - LCG

Échanges chimiques entre l'hydrosphère et la lithosphère océanique ©Ifremer

Les actions du Laboratoire d'étude des « Cycles Géochimiques et ressources » (LCG) se sont développées sur une stratégie de recherche à long terme visant à comprendre les échanges chimiques entre l’hydrosphère et la lithosphère océanique.

Le laboratoire étudie les processus de transport et de transformations des espèces chimiques (gaz, métaux, composés organiques) dans différents systèmes géologiques océaniques (ex. marges passive et active, dorsales). Nous utilisons une approche croisant la géologie et la géochimie afin de comprendre les grands cycles élémentaires océaniques (e.g. métaux, carbone) qui interviennent dans des problématiques environnementales aux enjeux sociétaux (changement climatique, ressources énergétiques et minérales et impacts potentiels associés à leur exploitation). Le LCG s’organise autour de deux axes de recherche scientifique et d’un axe technique centré sur le développement et le suivi d’outils de prélèvement et de mesure in situ mais également sur les analyses géochimiques en mer et à terre. Les activités s'organisent autour de 3 axes :

Axe 1 : Étude des processus et interactions hydrothermales dans les grands fonds et de leurs impacts sur la biogéochimie océanique

Cheminées fossiles - zone MIR ©HERMINE 2017, Ifremer

Il s’agit d’un domaine d’activité historique du laboratoire. Dans cet axe de recherche, les études portent sur la circulation hydrothermale et ses conséquences sur le cycle des éléments métalliques et organiques.

Site TAG - mission HERMINE ©HERMINE 2017, Ifremer

Snake Pit - mission HERMINE ©HERMINE 2017, Ifremer

Les systèmes hydrothermaux océaniques jouent un rôle fondamental dans les échanges de matière et d’énergie entre la lithosphère et l’hydrosphère (Figure ci-contre). En effet, les estimations indiquent que 5 à 15 Ma suffiraient pour que la masse totale des océans circule à travers la croute océanique via la convection hydrothermale de haute et basse température. Cette interaction directe entre deux réservoirs chimiques majeurs de notre planète (i.e. lithosphère et hydrosphère) affecte profondément la chimie de ces deux compartiments ainsi que la biosphère profonde. On note par exemple l’émergence ces dernières années de l’hypothèse d’une fertilisation potentielle des océans par les apports hydrothermaux sur de larges échelles de temps et d’espace. Parallèlement, l’augmentation de la demande mondiale en métaux de base, précieux et rares, a conduit certains états et industriels à considérer les dépôts de sulfures polymétalliques associés aux sources hydrothermales océaniques comme des cibles minières potentielles. Toutefois, de nombreux défis fondamentaux demeurent d’un point de vue scientifique (ex. comprendre les processus métallogéniques et biogéochimiques impliqués dans leur formation et déterminer les conditions d’une potentielle exploitation durable), mais aussi d’un point de vue technologique ; notamment dans le domaine de l’exploration.

Les travaux du LCG au sein de cet axe ont pour objectif de contraindre les processus biogéochimiques et métallogéniques, et de quantifier les transferts de matière associés à l’hydrothermalisme océanique. Cela implique nécessairement de s’intéresser à la source des composés, aux processus de mobilisation, aux modes de transport et aux zones de piégeages et/ou d’exports. Ainsi, les actions conduites par le laboratoire s’intègrent dans une approche systémique nécessitant l’intégration de l’ensemble des mécanismes se déroulant à la fois au niveau (i) de la lithosphère profonde, (ii) de l’interface lithosphère-hydrosphère-biosphère et (iii) de la colonne d’eau

Axe 2 : Migration des fluides en contexte sédimentaire

Prélèvement de carbonates sur zone de sorties de fluide ©MARSITECRUISE 2014, IfremerDepuis les années 2000 et le début de l’exploration des marges par une approche interdisciplinaire, le laboratoire s’est ouvert à l’étude géochimique des zones de suintement froid (cold seep) et a développé de véritables compétences scientifiques sur les carbonates et les hydrates de gaz.

Mesure RAMAN sur sorties de fluide et tapis bactériens ©MARSITECRUISE 2014, Ifremer

Cheminée carbonatée dans zone de sorties de fluide ©MARSITECRUISE 2014, Ifremer

Axe 3 : Mesures in situ et traceurs géochimiques

Cette composante joue un rôle structurel dans l’organisation et le fonctionnement du laboratoire car elle fédère la communauté de chercheurs du laboratoire qui expriment les mêmes besoins analytiques et utilisent des stratégies d’exploration et de mesures in situ très similaires lors des campagnes en mer. Elle assure la génération et le traitement des mesures et analyses, ainsi que le contrôle « qualité ». Une partie importante de l’activité est consacrée au développement, à l’optimisation et à la validation des méthodologies pour répondre aux problématiques analytiques et technologiques des thèmes de recherches du laboratoire.