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Grâce à un nouveau financement de projet FNS, le professeur Othmar Müntener (Institut des sciences de la Terre) va s’attaquer à une question majeure, le rôle du phosphore dans la croûte terrestre peu profonde.
Le phosphore est un élément constitutif essentiel et souvent limitant des organismes vivants. Pour estimer la vitesse à laquelle le phosphore est disponible pour les organismes, il est fondamental de comprendre le rôle du phosphore stocké dans la croûte continentale et, en particulier, la façon dont il est distribué dans les silicates. Ce projet propose d’utiliser des études en laboratoire et sur le terrain pour comprendre l’histoire de la croûte continentale.
En quoi ce projet est-il important pour vous ?
Othemar Müntener: Le nouveau projet du FNS s’inscrit dans l’un de mes principaux intérêts de recherche : Comment la croûte continentale se forme et évolue-t-elle ? Ce nouveau projet gravite autour du phosphore (P) dans deux types de minéraux : le grenat et le feldspath. Ces minéraux sont d’importantes horloges géologiques, c’est-à-dire qu’elles permettent d’estimer les âges des roches. Étant donné qu’il se diffuse très lentement dans ces minéraux, le phosphore a le potentiel de révéler des histoires géologiques complexes.
Nous espérons pouvoir mieux quantifier l’historique du refroidissement des roches granitiques de la croûte supérieure. Pour cela, nous étudions en détail la distribution du phosphore et d’autres éléments traces dans le feldspath. Nous espérons également pouvoir suivre l’historique de la croissance des minéraux, avec d’autres traceurs tels que le Baryum, le Titane et le Strontium. En fin de compte, nous en apprendrons davantage sur les cadences des processus géologiques liés à la croissance et à la modification de la croûte continentale.
Comment êtes-vous arrivé à vous intéresser à ces questions ?
OM: Depuis mon arrivée à l’ISTE, je m’intéresse à la datation absolue des minéraux. Pour cela, j’utilise l’ablation laser in-situ ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), une technologie analytique puissante qui permet d’effectuer des analyses élémentaires et isotopiques très sensibles, directement sur des échantillons de minéraux qui contiennent de l’Uranium, du Thorium et du Plomb. Mais ces déterminations d’âge sont encore entachées d’erreurs, si bien que des processus dans les roches ignées se retrouvent dans la même tranche d’âge, compte tenu de la marge d’erreur.
Ces dernières années, avec des doctorant·e·s et postdoctorant·e·s talentueux, et un personnel scientifique excellent, nous avons travaillé sur la distribution des éléments traces – présents en très faible quantité – dans les minéraux. Ces éléments ont le potentiel de refléter les profils de diffusion à partir desquels les échelles de temps des processus géologiques peuvent être calculées, indépendamment de l’âge absolu. En combinant l’étude des profils de diffusion naturels et des données expérimentales, nous espérons faire la lumière sur les échelles de temps des processus magmatiques dans les roches plutoniques, comme le granite, et les roches volcaniques comme le basalte.
Quels sont les principaux défis à surmonter ?
OM: Il y a deux défis principaux. Trouver les bons échantillons, dans lesquels la nature a laissé des traces qui peuvent être étudiées et peuvent apporter des réponses à nos questions. Il faut aussi trouver les paramètres clés qui peuvent contrôler les processus physique et chimique.
Établir un pont entre les données de laboratoire et les données de terrain est ensuite l’un des grands enjeux. C’est ce que nous espérons réaliser dans le cadre de ce projet.
Qu’attendez-vous de vos recherches ?
OM: Développer des outils ou des solutions pour déterminer à quelles échelles de temps les roches magmatiques s’assemblent. En fin de compte, nous cherchons à faire progresser notre compréhension du fonctionnement des systèmes magmatiques et de la manière dont ils contribuent à la formation et à l’évolution de la croûte terrestre.