Institut de Physique du Globe de Paris

Physico-chimie des fluides géologiques

Notre équipe s’attache à comprendre quelques points clés de l’histoire de la Terre.

Comme son nom l’indique, elle porte à cet effet un intérêt particulier sur les phases fluides, que celles-ci soient constituées d’éléments volatils (C, N, H, Cl, gaz rares) ou soient des magmas.

Quelle composition chimique avait la Terre à sa naissance ? Quel rôle ont joué les fluides dans son évolution ultérieure et dans l’origine de la vie ? Ces fluides sont-ils restés confinés dans le manteau, ont-ils constitué l’atmosphère, ou ont-ils été relâchés dans l’espace ? Pour répondre à de telles questions, les mécanismes de transfert des fluides entre l’intérieur de la Terre et sa surface doivent être compris et les cycles géochimiques des éléments pertinents doivent être reconstitués. Ces travaux n’ont pas qu’un intérêt fondamental. Ils ont aussi des implications pour des questions environnementales actuelles telles que les problèmes d’altération des roches, de transport d’éléments par les rivières ou de séquestration du CO₂.

Ces diverses questions nous conduisent à étudier les propriétés physico-chimiques des magmas et des matériaux terrestres pour comprendre comment le manteau terrestre fond, comment et sous quelles formes les magmas transportent énergie et matière, comment les éléments volatils sont transportés puis libérés lorsque les magmas arrivent en surface, et quel est leur rôle dans les différents types de volcanisme ; que deviennent en particulier les volatils transportés vers le manteau par la croûte océanique subductée ?

Dans cette perspective, notre équipe utilise et développe les outils de la géochimie des isotopes stables (C, N, H, O, Cl, S), de la pétrologie expérimentale, et de la thermodynamique à haute pression et haute température des silicates fondus et solides. Nos objets d’étude regroupent des systèmes de taille très variés : ils vont des météorites et des diamants aux laves des divers types de magmatisme, ou des réservoirs géologiques (rivières, lacs, nappes phréatiques) à la croûte océanique et aux roches archéennes porteuses de matière organique primitive.