Des échantillons ont été collectés lors d’expéditions menées en 2018 par des chercheurs affiliés à l’Université de São Paulo (Brésil) et à l’Université de Southampton (Royaume-Uni). Cette roche gris foncé est un gisement de basalte volcanique. Crédit : IO-USP
Cette partie des fonds marins de l’Atlantique Sud abrite en abondance du cobalt, du nickel et du lithium, ainsi que du tellure et divers éléments de terres rares cruciaux pour la transition énergétique. Les chercheurs ont l’intention d’étudier plus en profondeur ses processus naturels.
Des recherches menées par des scientifiques de l’Université de São Paulo (USP) au Brésil ont révélé que le Rio Grande Rise (RGR), un plateau basaltique submergé et une série de monts sous-marins dans l’océan Atlantique Sud, à environ 1 200 km de la côte brésilienne, était autrefois une île tropicale géante. Cette île regorgeant de minéraux et d’une végétation luxuriante remonte à des formations sédimentaires il y a entre 45 et 40 millions d’années.
Un article décrivant les résultats de l’étude, qui a nécessité près de dix ans de recherche, est publié dans la revue Rapports scientifiques avec de nouvelles informations sur la géologie du RGR, qui a à peu près la même superficie que l’Espagne.
Les chercheurs ont analysé des échantillons de sédiments du fond marin dragués à une profondeur d’environ 650 m dans l’ouest du RGR et ont caractérisé leurs propriétés minéralogiques, géochimiques et magnétiques. Les échantillons contenaient principalement de l’argile rouge avec plusieurs minéraux typiques des altérations des roches volcaniques tropicales, tels que la kaolinite, la magnétite, la magnétite oxydée, l’hématite et la goethite.
En 2018, le groupe a avancé que le RGR était autrefois une île, sur la base des découvertes faites lors d’expéditions scientifiques dans la région, où ils ont collecté l’échantillon décrit dans l’article. Ils ont voyagé à bord du Royal Research Ship (RRS) Découverteexploité par le Centre national d’océanographie (NOC) du Royaume-Uni et le Alpha Crucis, le navire de recherche océanographique de l’USP. Les expéditions faisaient partie d’un projet thématique soutenu par la FAPESP. Les chercheurs venaient de l’Institut océanographique (IO) de l’USP et de l’Université de Southampton au Royaume-Uni.
« Nos recherches et analyses nous ont permis de déterminer qu’il s’agissait bien d’une île, et la discussion est actuellement de savoir si la zone peut être incluse dans le plateau continental légalement reconnu du Brésil. Géologiquement parlant, nous avons découvert que l’argile s’est formée après la dernière activité volcanique, il y a 45 millions d’années. La formation date donc d’il y a entre 30 et 40 millions d’années. Et il doit s’être formé à cause de ces conditions tropicales », a déclaré à l’Agência FAPESP Luigi Jovane, dernier auteur de l’article et professeur à l’IO-USP.
Pour Jovane, chercheur principal d’un projet financé par la FAPESP, le fait qu’une équipe multidisciplinaire ait participé à la recherche a contribué aux résultats. « Nous disposons d’un groupe de la plus haute qualité comprenant des spécialistes en géologie, géochimie, biologie, hydrodynamique, évaluation de l’impact environnemental, énergies nouvelles, psychologie et droit. Toute cette science accumulée peut être utilisée pour approfondir notre compréhension du RGR et prospecter la région sans affecter les synergies du système local. Pour savoir si les ressources peuvent être extraites de manière viable des fonds marins, nous devons analyser la durabilité et les impacts de cette extraction. Les services écosystémiques fournis par l’océan n’y ont par exemple pas été étudiés en détail. Lorsque vous interférez avec une zone, vous devez savoir comment cela affectera les animaux, les champignons et les coraux, et comprendre l’impact que vous aurez sur les processus cumulatifs impliqués », a déclaré Jovane.
Priyeshu Srivastava, premier auteur de l’article et actuellement professeur à l’Université de Mumbai en Inde, a également été soutenu par la FAPESP via deux projets (19/11364-0 et 22/02479-0).
Rien qu’en 2023, Jovane a dirigé la production de quatre autres articles avec les résultats d’études impliquant des échantillons de roche volcanique et de croûte de ferromanganèse du RGR. Les articles sont publiés dans Frontières des sciences marines, Journal de recherche et de technologie des matériaux, Géochimie et Géologie Marine).
Découvertes des fonds marins
Les scientifiques se sont concentrés sur la partie ouest du RGR, qu’ils ont reconstruite par cartographie bathymétrique à haute résolution montrant des plateaux recouverts de sédiments et séparés par un rift de plus de 600 m de profondeur. Ils ont utilisé un véhicule sous-marin autonome (AUV) et un véhicule télécommandé (ROV) depuis le Découverte pour produire des cartes, des vidéos et des relevés sonar.
L’AUV est capable de plonger jusqu’au fond marin et de couvrir une zone préétablie pendant 12 heures maximum. Le ROV est relié au navire par un câble lorsqu’il se déplace tout en produisant des images haute résolution et en collectant des échantillons de roches et d’organismes à l’aide d’un bras robotique. « Personne au Brésil ne possède d’AUV ou de ROV, donc le partenariat avec nos collègues britanniques du NOC était fondamental, mais la recherche est 100 % brésilienne », a déclaré Jovane.
L’existence d’un sol tropical entre les coulées de lave volcaniques détectées par les chercheurs montre que les roches ont dû être exposées à l’altération à l’air libre dans un climat chaud et humide dans une région avec des volcans actifs il y a moins de 40 millions d’années. Le sol est semblable à la « terre rouge » (terre roxa) trouvé dans de nombreuses régions de l’État de São Paulo, selon Jovane.
La mesure d’altération des roches la plus largement utilisée, connue sous le nom d’indice chimique d’altération (CIA), était de 93 pour l’argile rouge. La plupart des roches alcalines ont un CIA inférieur à 50. Cette valeur élevée indique son origine dans l’altération extrême des coulées de lave et des roches volcaniques au cours de l’Éocène (la deuxième époque du Paléogène) il y a entre 56 millions et 34 millions d’années, lorsque les températures élevées ont favorisé le développement des forêts tropicales, avant les brusques changements climatiques survenus lorsque l’Australie s’est rapidement séparée de l’Antarctique. L’érosion à l’air libre a été suivie d’un affaissement thermique et d’une submersion à la fin de l’Éocène et au début de l’Oligocène, il y a entre 35 et 25 millions d’années.
Le RGR a été intensément étudié ces dernières années en raison de son potentiel économique. Il se trouve dans les eaux internationales et est donc régi par l’Autorité internationale des fonds marins (ISA). En décembre 2018, le gouvernement brésilien a demandé une extension de son plateau continental pour inclure le RGR, qui dépasse largement la limite de 200 milles marins établie pour toutes les nations par la Convention des Nations Unies sur le droit de la mer (CNUDM).
Des zones riches en cobalt, nickel et lithium, ainsi qu’en tellure et autres terres rares essentielles à la transition des combustibles fossiles, l’un des principaux moteurs du réchauffement climatique, vers les énergies renouvelables, ont été détectées dans le RGR.
« Il est important de comprendre les services écosystémiques et autres processus naturels à l’œuvre dans la RGR », a déclaré Jovane. « Seules ces connaissances peuvent nous permettre de réaliser les évaluations d’impact environnemental et de calculer les mesures d’atténuation et de compensation nécessaires pour le protéger si le développement économique est autorisé. »
L’étude a été financée par la Fondation de recherche ão Paulo.
