USGS : Les roches sulfurées des grandes profondeurs peuvent s'enflammer spontanément en laboratoire

Les scientifiques dirigés par le Service géologique américain (USGS) ont découvert que certaines roches sulfurées métalliques extraites du fond océanique profond peuvent s'échauffer et s'enflammer d'elles-mêmes une fois exposées à l'air en laboratoire. La découverte provient d'échantillons prélevés dans la Tranchée d'Escanaba, une zone hydrothermale le long de la Dorsale de Gorda du sud dans la Zone économique exclusive américaine au large de la frontière Oregon-Californie.

Ce qui s'est passé

Selon l'USGS, les chercheurs ont rassemblé 57 échantillons de roches hydrothermales provenant de quatre régions de la Tranchée d'Escanaba à l'aide d'un véhicule télécommandé au cours d'une expédition en 2022. Le travail a impliqué une collaboration avec le Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), selon les rapports de ScienceAlert sur l'étude.

La plupart des échantillons contenaient des sulfures métalliques riches en cuivre, en zinc et en fer, mais deux d'entre eux se sont spontanément combustionnés après avoir été lyophilisés et broyés au laboratoire, a rapporté ScienceAlert. L'USGS a déclaré que les roches combustibles étaient principalement composées de marcassite nanocristalline, un minéral de sulfure de fer, qui avait remplacé un minéral antérieur appelé pyrrhotite. Ocean News a également énuméré l'isocubanite et la chalcopyrite parmi les minéraux présents dans les dépôts.

Pourquoi les roches se sont enflammées

L'USGS explique que la marcassite a subi une oxydation exothermique lorsqu'elle a été exposée à l'oxygène, libérant de la chaleur. ScienceAlert a rapporté que cette réaction a porté les températures des échantillons à plus de 100°C, le matériau rocheux d'origine étant complètement oxydé. Les actions mécaniques telles que le broyage lors du traitement en laboratoire semblent avoir fourni une énergie supplémentaire qui a aidé à déclencher l'auto-échauffement, selon ScienceAlert.

La recherche, publiée dans la revue Scientific Reports sous le titre "Spontaneous combustion of metal sulfide minerals and implications for seafloor massive sulfide mining", conclut que la forme nanocristalline altérée du minéral est moins stable que son précurseur primaire, la rendant plus sujette à ce type de réaction.

Pourquoi c'est important pour l'exploitation minière en eaux profondes

Les auteurs de l'étude présentent la découverte comme un risque pertinent pour toute future exploitation minière des gisements de sulfure massif du fond marin (SMS) — formations riches en minéraux autour de cheminées hydrothermales qui ont suscité l'intérêt comme sources potentielles de cuivre, de zinc et d'autres métaux. Apporter ces roches à la surface les expose à des niveaux d'oxygène, de température, de pression et d'humidité très différents par rapport au fond marin, conditions que l'USGS dit pourraient déclencher l'auto-échauffement.

Ocean News a rapporté que l'étude souligne que les caractéristiques minérales des gisements individuels comptent lors de l'évaluation des risques, et que les protocoles de sécurité existants développés pour l'exploitation minière du sulfure terrestre peuvent ne pas s'appliquer directement au matériel récupéré en haute mer. ScienceAlert a noté que les chercheurs ont spécifiquement mis en garde contre le fait que la réaction pourrait causer des incendies d'apparition rapide à bord des navires transportant de telles cargaisons.

Ce qui n'est pas encore connu

Les résultats rapportés sont basés sur un nombre limité d'événements de combustion — deux sur 57 échantillons — d'un seul site, la Tranchée d'Escanaba. Les sources examinées n'indiquent pas la fréquence à laquelle cette réaction se produirait sur d'autres sites hydrothermaux présentant des compositions minérales différentes, ni ne décrivent les protocoles de sécurité spécifiques que les exploitants miniers auraient besoin d'adopter. L'étude appelle plutôt à des évaluations des risques dédiées et des contrôles d'ingénierie adaptés à l'extraction de SMS, selon Ocean News.

Faits clés d'un coup d'œil

• Échantillons prélevés en 2022 dans la Tranchée d'Escanaba, au large des côtes de l'Oregon et de la Californie, à l'aide d'un véhicule télécommandé.
• 57 échantillons de roches hydrothermales recueillis ; 2 se sont spontanément combustionnés lors du traitement en laboratoire.
• Les roches combustibles étaient composées principalement de marcassite nanocristalline, qui a remplacé la pyrrhotite antérieure.
• Les températures des échantillons ont dépassé 100°C pendant la réaction, selon les rapports de ScienceAlert.
• Étude publiée dans Scientific Reports ; dirigée par l'USGS avec la participation de BOEM et NOAA.