Les abysses réservent une mauvaise surprise aux chercheurs : certaines roches deviennent dangereuses à la surface

C'est un phénomène bien connu des chimistes : certaines réactions d'oxydation peuvent produire de la chaleur. Exposés à l'air, des composés comme certains sulfures métalliques peuvent ainsi se mettre à chauffer fortement, jusqu'à « brûler » de manière spontanée !

Si l'on peut considérer cela comme une simple curiosité scientifique, ce type d'auto-combustion pourrait toutefois représenter un réel danger lors de certaines activités minières, alertent des scientifiques de l'USGS (Institut d'études géologiques des États-Unis), suite à une étonnante observation réalisée en laboratoire.

Escanaba Trough : un site hydrothermal riche en ressources minérales

En 2022, une campagne d'échantillonnage a lieu sur le site hydrothermal d'Escanaba Trough, dans le nord-est de l'océan Pacifique, au large de la Californie du Nord. Ce site gisant à une profondeur d'environ 3 300 mètres sur la dorsale océanique de Gorda est bien connu des chercheurs. Sa proximité avec la marge continentale américaine fait que dans cette zone, la dorsale est enfouie sous une couche de sédiments terrigènes, riches en matière organique. La chaleur véhiculée par les systèmes hydrothermaux favorise ainsi la formation d’hydrocarbures. Ces dépôts hydrothermaux sont également riches en métaux, comme le cuivre, le zinc et le fer.

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La présence de ces ressources minérales explique l'intérêt porté à ces gisements par certains acteurs de l'exploitation minière en eaux profondes. Des investigations et prélèvements ont donc été menés sur Escanaba Trough pour mieux comprendre la composition des roches formant ces dépôts hydrothermaux.

Échantillonnage sur le site d'Escanaba Trough. © ROV Jason, Woods Hole Oceanographic Institute

Des échantillons de roches qui se mettent à brûler sur la paillasse

Cinquante-sept échantillons ont ainsi été remontés à la surface et analysés en laboratoire. Et là, les chercheurs ont eu quelques surprises : lors de leur broyage après séchage, deux de ces échantillons de roches ont commencé à chauffer fortement, au-delà de 100 °C... et à émettre de la fumée !

L'analyse de ces échantillons révèlera que ce ne sont pas ici les hydrocarbures piégés dans la roche qui sont à l'origine de cette combustion spontanée, mais des sulfures métalliques également présents en très grande quantité. Plus précisément, c'est la réaction d'oxydation entre l'oxygène de l'air et des nanocristaux de marcassite, un sulfure de fer, qui est à l'origine de cette combustion. La marcassite est en effet connue pour être un minéral très instable en présence d'oxygène. La forme nanocristalline, qui augmente la surface réactive, ainsi que l'énergie apportée par le broyage, auraient ainsi permis d'initier une réaction d'oxydation exothermique suffisamment forte pour déclencher une combustion du minéral.

Un mince filet de fumée s'échappe de l'échantillon de gauche, dont la température dépasse les 100 °C. © capture d'écran d'une vidéo, Gartman et al. 2026, Scientific Reports

Une exploitation à haut risque ?

Si le phénomène n'a ici eu aucune conséquence, il pourrait en être autrement dans le cas d'une opération minière. « Si l'exploitation minière des gisements massifs de sulfures des fonds océaniques venait à se concrétiser, les roches remontées à la surface seraient exposées à des conditions radicalement différentes de celles qui règnent sur le plancher océanique, notamment à l'oxygène de l'air ainsi qu'à des variations de température, de pression et d'humidité. De tels changements pourraient modifier la réactivité des minéraux sulfurés et la quantité de chaleur qu'ils dégagent », avertit l’USGS, qui vient de publier un article sur le sujet dans la revue Scientific Reports.

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L'étude est donc une mise en garde, alors que l'exploration des ressources minérales des fonds océaniques continue de progresser, et cela malgré d'autres avertissements, notamment de la part des biologistes en raison du risque de destruction de fragiles écosystèmes marins.