Ce phénomène au cœur de la Terre explique pourquoi certaines régions sont si riches en or

Bien qu’il ne soit pas considéré comme un métal critique, l’or reste un élément stratégique, essentiel dans nos économies. Pour la finance bien sûr, mais aussi dans de nombreux secteurs industriels, comme l’électronique et l’aérospatial. Comme les autres métaux, l’or se trouve dans plusieurs types d’environnements naturels.

La première image qui nous vient est généralement celle de chercheurs d’or fouillant le fond des rivières. Il est vrai que des particules d’or, qu’on appelle des paillettes, se trouvent dans les sédiments alluvionnaires.

Ces gisements, qui sont encore exploités dans certaines parties du monde, se forment lorsque les paillettes d’or contenues dans certaines roches sont libérées par l’altération et l’érosion. Ces gisements alluvionnaires sont donc dits secondaires.

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Initialement, l’or est en effet présent dans deux grands types de roches (on parle de gisement primaire) : 

les roches magmatiques ;les roches métamorphiques.

Les grandes régions aurifères actuellement exploitées se situent en Australie, en Afrique du Sud, et au Canada.

Mine d’or en Indonésie. © Alfindra Primaldhi, Wikimedia Commons, CC BY 2.0

De fortes concentrations au niveau des zones de subduction

La formation des gisements d’or est intimement liée à des processus magmatiques qui se jouent dans le manteau terrestre. Les plus importantes teneurs en or sont d’ailleurs souvent trouvées dans un contexte tectono-magmatique bien particulier : les zones de subduction.

Pour rappel, les zones de subduction représentent les endroits du globe où une plaque plonge sous une autre plaque. Ce phénomène de très grande échelle, qui participe au recyclage des plaques océaniques dans le manteau, génère un magmatisme intense et la formation d’arc volcaniques. C’est pourquoi le pourtour du Pacifique, qui est bordé de chaque côté par des zones de subduction, est également le siège de longues chaînes de volcans que l’on connaît sous le nom de « Ceinture de feu du Pacifique ».

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Mais pourquoi les roches magmatiques produites au niveau de ces arcs volcaniques sont-elles plus concentrées en or ? Une récente étude, publiée dans la revue Communications Earth and Environment, apporte sur ce point un éclairage nouveau.

Plusieurs étapes de fusion pour concentrer l’or dans les magmas

On sait que lorsque la plaque océanique s’enfonce dans le manteau, la pression croissante va littéralement « l’essorer » : de grandes quantités d’eau retenues dans les sédiments vont être libérées et vont venir hydrater le manteau sus-jacent. C’est d’ailleurs ce processus qui permet d’abaisser la température de fusion des roches du manteau et provoque la formation de magma dans ces régions.

Schéma d’une subduction. © Zyzzy2 Wikipedia, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons

Au cours de leur remontée au sein des roches du manteau, ces fluides magmatiques chauds vont dissoudre et transporter de nombreux éléments, dont de l’or. Mais le point essentiel mis en évidence par l’étude est que ce processus se déroule en réalité en plusieurs étapes de fusion successives.

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À chaque étape, certains minéraux riches en soufre se décomposent et libèrent l’or qu’ils contiennent, augmentant ainsi sa concentration dans les magmas. Ces magmas enrichis remontent ensuite vers la surface et alimentent les systèmes volcaniques, expliquant pourquoi les arcs volcaniques situés au-dessus des zones de subduction comptent parmi les régions les plus riches en or sur Terre.

Pour arriver à ces conclusions, les chercheurs ont analysé des verres volcaniques retrouvés sur le fond océanique de l’île volcanique de Kermadec (Nouvelle-Zélande). Ces verres se forment par refroidissement très brutal de la lave au contact de l’eau, ce qui permet de préserver la composition chimique originale du magma.

Ces résultats permettent de mieux comprendre pourquoi certaines régions du globe, situées au-dessus d’anciennes ou d’actuelles zones de subduction, sont particulièrement riches en or. Ils ouvrent également la voie à de nouvelles stratégies d’exploration minière, en ciblant plus précisément les environnements géologiques favorables à la formation de ces gisements.