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2.2.1. Les nodules polymétalliques Les nodules polymétalliques forment des boules sombres de 5 à 10 cm de diamètre contenant environ 40 % d’eau. Ils sont principalement composés d’hydroxydes de manganèse et de fer. Les couches les mieux cristallisées sont les plus riches en nickel et en cuivre qui ne forment pas de minéraux spécifiques mais sont au contraire incorporés dans les réseaux cristallins des hydroxydes de manganèse et de fer. Outre les métaux de base (cuivre, nickel, cobalt), les nodules contiennent des métaux plus rares (terres rares, lithium, thallium, tellure, molybdène) dont l’importance économique est croissante (Tableau 2). D’une manière générale, les nodules sont abondants dans les plaines abyssales où l’océan profond est bien oxygéné et où les taux de sédimentation sont faibles (moins de 100 m par million d’années) - ces zones sont généralement éloignées des marges continentales. La profondeur à laquelle peuvent se former les nodules est essentiellement liée à la profondeur à laquelle la totalité du carbonate de calcium apporté depuis la surface est dissoute. Cette profondeur varie d’un océan à l’autre et se retrouve généralement entre 3 000 et 5 500 m. Sous cette profondeur, les sédiments appauvris en carbonate se trouvent enrichis en particules détritiques et biogéniques, formant une boue siliceuse. Dans ce contexte (bonne oxygénation, taux de sédimentation faible, sédiments enrichis en boue siliceuse à radiolaires), la dégradation de la matière organique et la présence de nucléus («noyau» souvent microscopique d’origine détritique) permet la formation des nodules sous la forme de concrétions concentriques pluri-centimétrique. La taille des nodules varie en moyenne entre 5 et 10 cm, de formes diverses et souvent composites (agglomération de plusieurs nodules) avec des répartitions hétérogènes sur le fond océanique qui impliquent un travail fin de cartographie et d’échantillonnage afin de sélectionner de manière précise les zones les plus favorables à une exploitation. À l’échelle mondiale, la zone de Clarion-Clipperton est la plus riche en métaux et en poids de nodules au mètre carré (de 8 à 10 kg/m2). Les estimations sur cette zone montrent que sur une surface d’environ 9 millions de km2 (soit 15 % des fonds du Pacifique) à des profondeurs allant de 4 000 à 5 000 mètres, le poids total des nodules est de 34 milliards de tonnes. L’évaluation précise des surfaces exploitables industriellement impliquerait maintenant d’inventorier les zones les plus riches en nodules grâce aux outils modernes de cartographie et d’imagerie à haute résolution. L’abondance en métaux (nickel, cuivre, cobalt) des nodules est contrôlée à la fois par l’abondance et la minéralogie des phases majeures de manganèse (todorokite, vernadite, birnessite) et par les différentes sources et processus impliqués dans la formation des nodules. Afin de pouvoir définir les différents types et mode de formation des nodules et leur potentiel économique, les études ont permis d’apporter des éléments de réponse à quatre questions fondamentales : • Quelles sont les sources en éléments majeurs (fer et manganèse) et éléments trace (cuivre, zinc, nickel etc.) les composant ? • Quels sont les processus mis en jeu pour leur formation et accumulation ? • Quels sont les environnements privilégiant leur formation ? • A quelle rapidité se forment-ils ? Concernant les sources chimiques des métaux formant les nodules, il convient de distinguer : 1) une source biogénique, issue de la dégradation des débris d’organismes d’origine planctonique lors de la diagenèse sédimentaire (matière organique et tests siliceux et calcaires) ; 2) une source lithogénique, issue de la transformation diagénétique des phases minérales argileuses ou volcaniques constituant les sédiments ; 3) un apport hydrogéné, issu de l’incorporation directe des métaux de l’eau de mer. Bien sûr, les métaux sous forme dissoute ou particulaire dans l’eau de mer peuvent être eux-mêmes influencés par les apports continentaux et hydrothermaux et recyclés par l’activité biologique. 17 Expertise scientifique colective CNRS-Ifremer


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