EAU DU MANTEAU TERRESTRE

Le cycle de l'eau dans le manteau

L'eau est injectée en continu dans le manteau au niveau des zones de subduction, sous la forme de sédiments et de croûte océanique altérée. Lors de l'enfoncement de la plaque en subduction, des réactions métamorphiques se produisent, qui transforment les minéraux hydratés en minéraux de haute pression anhydres, ce qui libère près de 90 p. 100 de l'eau présente dans la croûte. L'extraction de cette eau hydrate le manteau chaud au-dessus de la plaque en subduction et abaisse fortement son point de fusion, entraînant sa fusion partielle, dite « hydratée ». Les magmas issus de cette fusion remontent vers la surface et se stockent dans des réservoirs magmatiques crustaux qui produiront un volcanisme de surface injectant dans l'atmosphère l'eau dissoute dans le magma en profondeur. Le volcanisme des zones de subduction et le magmatisme de dorsale décrit plus haut bouclent ainsi le cycle interne de l'eau.

À partir de la masse de sédiments et de croûte altérée injectée dans le manteau au niveau des zones de subduction, et en prenant en compte les pertes en eau dues au métamorphisme, on peut estimer qu'environ 10¹² kilogrammes d'eau sont incorporés en un an dans le manteau. Le magmatisme des dorsales libère quant à lui environ 2.10¹¹ kilogrammes d'eau par an. On obtient ainsi que le manteau s'enrichit chaque année de 8.10¹¹ kilogrammes d'eau. Si ce chiffre paraît élevé à l'échelle humaine, il convient cependant de le comparer à la quantité d'eau stockée dans les océans, c'est-à-dire 1,5.10²¹ kilogrammes. En un milliard d'années (10⁹ ans), ce n'est ainsi que l'équivalent d'un dixième des océans qui serait réinjecté dans le manteau.

Le bilan des flux d'eau en faveur du manteau peut sembler étonnant dans la mesure où l'hydrosphère est a priori issue du dégazage du manteau. Ce point est à mettre en perspective avec l'histoire thermique globale de la Terre : depuis sa formation, la Terre se refroidit – à un rythme d'environ 75 ⁰C par milliard d'années sur les trois derniers milliards d'années. Le taux de fusion et donc de dégazage du manteau étaient bien plus forts au début de l'histoire de la Terre, à une époque où la lithosphère n'était probablement pas assez froide pour que la tectonique des plaques et la subduction soient initiées. Certains auteurs estiment ainsi que la Terre dite « primitive » pouvait contenir jusqu'à cinquante fois la masse des océans, et qu'une grande partie de cette eau a été perdue par un volcanisme intense lors des premiers 500 millions d'années d'histoire de la planète.