On sait depuis longtemps que les environnements volcaniques sont particulièrement riches en ressources minérales. Cuivre, or, ou encore molybdène - des métaux considérés désormais comme critiques - sont en effet le plus souvent exploités au niveau de sites volcaniques anciens.

Une bonne part de ces grands gisements de minerais résulte de la circulation de fluides hydrothermaux chauds issus du magma, qui déposent les métaux dans les fractures de la roche, parfois à plusieurs kilomètres sous la surface de la croûte.

L'érosion va ensuite, au fil des millions d'années, exposer ces gisements jusqu'à ce qu'ils deviennent accessibles à l'industrie minière. Les grandes mines de cuivre actuelles, comme celles du Chili, exploitent ainsi des gisements formés par ces fluides hydrothermaux il y a des millions d'années.

Mine de cuivre d'Escondida au Chili. © Nasa, Wikimedia Commons, domaine public

Et si l’on allait chercher les métaux directement sous les volcans ?

Ces métaux pourraient toutefois être exploitables d'une autre façon au niveau de centres volcaniques actifs, en les puisant directement dans ces fluides hydrothermaux qui circulent en profondeur et que l'on appelle les saumures magmatiques.

Dans un contexte de tension grandissante pour l'approvisionnement en métaux critiques, ces saumures magmatiques attirent de plus en plus l'attention. D'autant plus que la France possède des sites volcaniques qui pourraient présenter un intérêt dans ce contexte, notamment dans les Petites Antilles.

Exploiter le potentiel métallogénique de ces fluides riches en Cu, Mo, Au, Ag, Li, etc. pourrait donc contribuer à notre indépendance stratégique en ce qui concerne ces métaux essentiels à la transition énergétique, tout en développant une filière plus respectueuse de l'environnement que le minage classique.

La montagne Pelée, en Martinique, pourrait cacher un véritable trésor dans ses entrailles profondes. © Rehcral, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

On n'en est toutefois pas encore là. Car les saumures magmatiques sont encore très mal caractérisées. Circulant à grande profondeur dans la croûte, entre 1 et 12 kilomètres, elles sont quasiment impossibles à échantillonner. La façon dont ces fluides se forment à partir du magma, migrent à travers la croûte et s'accumulent dans des réservoirs reste encore largement incomprise, tout comme leur composition exacte et leurs paramètres physico-chimiques. Cette méconnaissance fait qu'ils restent à ce jour très difficiles à détecter... et donc à exploiter.

Schéma présentant le système volcanique des Petites Antilles. On y voit la juxtaposition des différents réservoirs magmatiques et les profondeurs supposées où sont formés le fluide supercritique, les vapeurs et la saumure magmatique (en vert). © Projet Magbrines

Un potentiel métallogénique énorme… mais seulement

On estime actuellement que l'exploitation directe de ces saumures magmatiques, par exemple au niveau des centres volcaniques de Martinique et de Guadeloupe, pourrait permettre d'extraire plusieurs mégatonnes de cuivre. La haute température de ces fluides (environ 400 °C) pourrait également être utilisée pour alimenter des réseaux de chaleur. Le potentiel est donc a priori énorme.

Pour répondre à ces nombreuses interrogations, un ambitieux projet de recherche français nommé Magbrines, piloté par le CNRS, a été mis sur pied. Il vise à mieux comprendre la nature et la formation de ces saumures magmatiques.

Études de terrain dans les Petites Antilles, expérimentations en laboratoire et modélisations pourraient in fine permettre d'évaluer ce potentiel métallogénique et géothermique, et de déterminer les méthodes géophysiques les plus adéquates pour identifier ces réservoirs depuis la surface.