Serpentinite. © James St. John, Flickr
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Serpentine : qu'est-ce que c'est ?

DéfinitionClassé sous :Géologie , manteau supérieur , manteau terrestre

[EN VIDÉO] Le noyau de la Terre reconstitué en laboratoire  En faisant tourner du sodium liquide autour d'une sphère de 23 tonnes, les géophysiciens de l'université du Maryland simulent les conditions qui règnent autour du noyau de notre Planète. But du jeu : comprendre pourquoi la Terre est la seule planète tellurique du Système solaire à posséder un champ magnétique important qui nous protège des colères du Soleil. Voici cette étonnante expérience en vidéo. 

La serpentine est une famille minérale faisant partie du groupe des silicates et du sous-groupe des phyllosilicates. Cette famille se compose de plus de 20 membres dont les principaux sont l'antigorite, le chrysotile et la lizardite. Les roches composées en grande partie de minéraux de serpentine sont appelées serpentinites. Ce nom résulte de leur couleur généralement verte et de leur aspect écailleux, voire soyeux, qui rappelle la peau des serpents.

Les minéraux de la famille serpentine cristallisent sous forme de masse microcristalline compacte ou en agrégats fibreux. Du fait de la diversité minéralogique, les serpentines peuvent présenter une large gamme de couleurs. Elles sont opaques à translucides, de faible densité (2,2 à 2,9) et tendres (dureté de 2,5 à 4 sur l'échelle de Mohs). L'éclat est vitreux, gras ou soyeux. La formule chimique générale est Mg3Si2O5(OH)4. Mais elles peuvent également contenir des hydroxydes de fer, de l'aluminium, du manganèse, du nickel, du zinc, du calcium.

Serpentinite. © Tiia Monto, Wikimédia Commons, CC by-sa 3.0

Formation de la serpentine : le processus de serpentinisation

La serpentine est le résultat d'un processus d'altération des péridotites par l'eau de mer. Les péridotites sont les roches composant le manteau supérieur, riches en olivines et en pyroxènes. Ces roches profondes ne sont généralement pas en contact avec l'eau de mer, sauf dans certains contextes particuliers, notamment celui de l’exhumation mantellique ayant lieu au niveau des dorsales lentes ou ultralentes. Au niveau de ce type de dorsales océaniques, le budget magmatique est faible et la création de croûte océanique peut se faire totalement ou en partie par le jeu de grandes failles de détachement.

Ces failles, en plongeant profondément dans le manteau, sont capables de remonter des péridotites et de les exhumer sur le plancher océanique. Lors de cette remontée, les roches du manteau vont entrer en contact avec l'eau de mer circulant dans la croûte notamment le long de la faille de détachement. L'eau va alors réagir avec l'olivine et les pyroxènes contenus dans les péridotites. Ce processus d'altération appelé serpentinisation va alors produire principalement de la serpentine ainsi que de petites quantités de brucite et de magnétite. La réaction chimique est associée également à un dégagement de dihydrogène. Il s'agit d'une réaction exothermique significative, c'est-à-dire produisant une quantité assez importante de chaleur.

Cette réaction de serpentinisation est également associée à un changement des propriétés physiques de la roche. Le processus d'hydratation fait ainsi augmenter le volume de la roche jusqu'à 30 %, en association avec une diminution de la densité assez importante : on passe d'une densité de 3,3 pour une péridotite non serpentinisée à une densité d'environ 2,6 pour une serpentinite. En accord avec ce changement, la vitesse des ondes sismiques diminue, passant de 8 km/s dans les péridotites à 5,5 km/s dans les serpentinites. La serpentine étant également moins résistante que l'olivine ou les pyroxènes, la présence de minéraux de serpentine dans une roche diminue de façon significative la résistance de la roche à la déformation, même pour de faibles proportions.

Degré de serpentinisation et stabilité de la serpentine

En fonction de la quantité d'eau disponible, la réaction de serpentinisation peut être totale ou partielle. On obtient ainsi des serpentinites avec différents degrés de serpentinisation, dépendant de leur proportion en serpentine.

La réaction de serpentinisation est notamment réversible. En effet, la serpentine n'est pas stable à haute température. La limite de stabilité dépend du minéral de serpentine en question. L'antigorite, par exemple, est stable jusqu'à 600 °C, alors que la lizardite ou le chrysotile ne sont stables que jusqu'à des températures de l'ordre de 400 °C. Au delà de cette limite, la serpentine se déshydrate et se transforme à nouveau en olivine et pyroxène. Ce processus de déserpentinisation intervient lors de l'entrée en subduction d'une croûte océanique composée de serpentinite, par exemple.

Utilisation de la serpentine

Leurs coloris délicats, leur aspect translucide et leur relative tendreté font que les serpentines peuvent être utilisées en joaillerie, notamment les antigorites, pour la confection de bijoux.

Le chrysotile, quant à lui, est un minéral fibreux et ininflammable. Également appelé amiante blanc, ce minéral de la famille des serpentines possède de nombreuses propriétés qui en ont fait le principal type d'amiante utilisé dans les secteurs industriels, notamment dans la production de ciments, de joints et de garnitures à haute température. Toutefois, sa dangerosité en tant que cancérogène a abouti à l'interdiction de son utilisation en France en 1997.

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