Thermal effects of massive CO2 emissions associated with subduction volcanism - 01/01/04
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Résumé |
Large volumes of CO2 are emitted during volcanic activity at convergent plate boundaries, not only from volcanic centres. Their C isotopic signature indicates that this CO2 is mainly derived from the decarbonation of subducted limestones or carbonated metabasalts, not as often admitted from magma degassing. On the example of Milos (Aegean Sea) it is argued that these fluids originate from intermediate depth in the mantle and carry sufficient heat to account for the generation of subduction-related magmas, as well as for the geothermal manifestations at the surface. The heat that is required for the decarbonation reactions is drawn by conduction from a wide zone surrounding the subducting slab and then rapidly transported upward by convection of the mixed CO2-H2O fluids that originate from the sediments in the slab. The transport takes place in a focused way through chimneys' in the upper mantle, where magmas are generated by the introduced heat and water. In the crust, the hot fluids cause thermal-dome-type metamorphism. In volcanic areas, magmas are commonly held responsible for the major part of heat transfer from the mantle to the surface. Here it is argued that most of the heat transfer is by hot gases. To cite this article: R.D. Schuiling, C. R. Geoscience 336 (2004).
Résumé |
Des quantités importantes de CO2 sont émises dans l'atmosphère aux lieux de convergence de plaques (volcanisme de subduction). Bien que la liaison avec le volcanisme soit évidente, une bonne partie de ces gaz n'est pas directement liée aux centres effusifs (volcans centraux). La plus grande partie provient d'émissions gazeuses (gaz, vents) situées dans des régions de flux thermique élevé, caractérisées par une intense activité géothermique et des aquifères chargés en CO2. Il est généralement admis que ces gaz proviennent du dégazage magmatique, mais plusieurs arguments, notamment la signature isotopique du carbone et le volume irréaliste des chambres nécessaires, suggèrent une autre hypothèse. Pour l'essentiel, le CO2 ne proviendrait pas du dégazage magmatique à faible profondeur, immédiatement avant l'éruption, mais plutôt de la décarbonatation de marbres ou de métabasaltes carbonatés dans les zones de subduction, à plusieurs centaines de kilomètres de profondeur au sein du manteau. Les fluides ainsi produits sont non seulement carboniques, mais aussi aqueux. Leur effet thermique est à l'origine du volcanisme de subduction, la chaleur nécessaire pour les réactions de décarbonatation étant transmise par conduction à partir d'une zone étendue du manteau autour de la plaque subductée. Sur l'exemple de Milos (mer Égée), on propose que seule une faible partie de ces fluides mantelliques soit transportée par les magmas. L'essentiel migre rapidement par convection vers le haut sous forme de fluides mixtes CO2-H2O, rendant finalement compte des manifestations géothermiques associées au volcanisme. Au sein du manteau supérieur, les fluides migrent le long de voies privilégiées, générant un magmatisme intermédiaire (andésitique). Ils s'enrichissent ainsi progressivement en CO2 et, au sein de la croûte, entraînent un métamorphisme de type dôme thermique. Près de la surface, quand les conditions - correspondent à la courbe d'ébullition de l'eau, le transport de chaleur est repris par l'eau bouillante, formant des réservoirs géothermiques. Pour citer cet article : R.D. Schuiling, C. R. Geoscience 336 (2004).
Mots clés : CO2 production ; heat transfer ; subduction volcanism ; Milos ; Aegean Sea ; Greece.
Mots clés : décarbonatation ; transfert de chaleur ; volcanisme de subduction ; Milos ; mer Égée ; Grèce.
Plan
Vol 336 - N° 12
P. 1053-1059 - septembre 2004 Retour au numéroBienvenue sur EM-consulte, la référence des professionnels de santé.
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