Pourquoi l’Océan est-il Salé ?

Nous connaissons tous ce goût salé si caractéristique de l’eau de mer. Même si le niveau de salinité varie selon les mers et les océans, il reste d’une remarquable stabilité globale.

Mais pourquoi l’eau de mer est-elle si salée, alors que les eaux intérieures (cours d’eau, lacs, nappes phréatiques…) sont essentiellement constituées d’eau douce ?

L’explication longtemps admise était que le sel provenait avant tout des roches terrestres via l’érosion provoquée par les cours d’eau et les pluies qui transportent les minéraux jusque dans les océans. L’eau de pluie s’additionnant au CO2 de l’air environnant, de l’acide carbonique se forme et rend la pluie légèrement acide. Cette acidité naturelle entraîne la décomposition des roches avec lesquelles l’eau de pluie entre en contact en créant des minéraux ionisés transportés par les cours d’eau vers les océans où ils s’accumulent.

Mais cette seule explication avait du mal à tenir la route quand on considère que les océans représentent 70% de la surface de notre « Planète-Mer » et que 97% de l’eau y est salée. Selon certaines estimations, si tout le sel des océans pouvait être extrait et réparti de manière homogène sur la surface terrestre, il formerait une couche de plus de 150 mètres d’épaisseur, soit l’équivalent de la taille d’un building de 40 étages !

Ce n’est que depuis 1977 qu’on connaît l’autre source majeure de sels minéraux dans l’océan. On doit cette découverte aux explorations sous-marines de Robert Ballard*. La majeure partie du sel proviendrait en fait des grandes profondeurs abyssales :

Robert Duane Ballard est un océanographe américain à qui on doit la découverte de différentes épaves dont celle du Titanic. Ce scientifique explorateur, conteur et vulgarisateur de talent, doit sa passion pour les grandes profondeurs à la lecture du livre de Jules Verne, Vingt mille lieues sous les mers. En plus de ses découvertes d’épaves et de vestiges archéologiques au fond des océans, il a permis des avancées majeures en géologie sous-marine.

« Bob » Ballard fit partie de la première équipe au monde à voir des cheminées sous-marines dans les grandes profondeurs pendant une mission le long de la dorsale Est-Pacifique en 1977. C’est à bord du submersible Alvin, à 2630 mètres de profondeur, qu’ils ont visualisé pour la première fois ces «fumeurs noirs» qui doivent leur nom à l’apparente fumée noire qui s’en dégage. En fait il s’agit de micro-cristaux de sels minéraux qui s’échappent en grandes quantités de ces cheminées hydrothermales et qui constituent une source majeure de sels dans les océans.

Robert Ballard y découvrit lors d’une nouvelle mission en 1979 tout un écosystème pouvant survivre dans les grandes profondeurs en l’absence de lumière et malgré la pression, l’acidité et les températures extrêmes pouvant dépasser 350°C, voire 400°C.

Les champs hydrothermaux sont localisés à la jonction de plaques tectoniques sur des zones de remontées de magma. Les cheminées hydrothermales servent de soupape pour l’évacuation d’une partie de la chaleur de l’intérieur de la Terre. Les cheminées sont le point de sortie de l’eau de mer qui est passée dans les roches de la croûte océanique.

L’équivalent du volume des océans serait filtré dans la croûte océanique tous les 6 à 8 millions d’années. L’eau de mer s’infiltre dans la roche de la croûte océanique, s’y réchauffe et se charge en sels minéraux avant de retourner dans l’océan par les fumeurs noirs. La composition du liquide évacué n’est pas la même en fonction du type de roches avec lesquels l’eau a interagi : basalte de la croûte océanique, roches volcaniques ou roches du manteau terrestre.

Une autre source de minéraux est constituée par l’intense activité volcanique sous-marine.

La théorie du passage de l’eau dans la croûte océanique est corroborée par la découverte d’une importante réserve d’eau dans les profondeurs de la Terre dans une zone de transition qui pourrait renfermer au moins autant d’eau que tous les océans réunis.

Cette zone de transition est située entre le manteau supérieur et le manteau inférieur, entre 410 km et 660 kilomètres de profondeur. Cette zone de transition pourrait constituer le réservoir d’origine de l’eau sur Terre d’après une étude publiée dans Nature à partir d’un diamant trouvé au Brésil contenant une inclusion microscopique d’un minéral uniquement présent dans les grandes profondeurs terrestres : la ringwoodite. Elle contiendrait 1,5% de son poids en eau sous forme d’anions hydroxide, ce qui laisserait supposer que ce minéral hydraté très présent dans des profondeurs comprises entre 520 et 660 km pourrait retenir de grandes quantités d’eau sous une forme non liquide.

L’auteur de l’étude, Graham Pearson, de l’université d’Alberta au Canada a déclaré : « L’une des raisons pour lesquelles la Terre est une planète aussi dynamique est la présence d’eau à l’intérieur. L’eau change du tout au tout la manière dont une planète fonctionne ».

Qu’elle provienne de la surface ou des profondeurs, la salinité de l’eau de mer provient en tous cas de la terre et des roches. La richesse de cet élément liquide qu’est l’eau de mer provient donc d’éléments terrestres solides.

*En savoir plus sur les découvertes de Robert Ballard :

Références :

https://uofa.ualberta.ca/news-and-events/newsarticles/2014/march/rare-mineral-points-to-vast-oceans-beneath-the-earth

http://oceanservice.noaa.gov/facts/whysalty.html

Géochimie des sources hydrothermales. Pr Nadine LE BRIS

Pearson DG et al. Hydrous mantle transition zone indicated by ringwoodite included within diamond. Nature. 2014 Mar 13;507(7491):221-4. doi: 10.1038/nature13080.

Smyth, J. R. β-Mg2SiO4: a potential host for water in the mantle? Am. Mineral. 72, 1051–1055 (1987)

Bercovici, D. & Karato, S. Whole-mantle convection and the transition zone water filter. Nature 425, 39–44 (2003)

Bolfan-Casanova, N. Water in the Earth’s mantle. Mineral. Mag. 69, 229–258 (2005)

Hirschmann, M. Water, melting and the deep Earth H2O cycle. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 34, 629–653 (2006)

Huang, X., Xu, Y. & Karato, S. Water content in the transition zone from electrical conductivity of wadsleyite and ringwoodite. Nature 434, 746–749 (2005)

Photos :
Cheminée hydrothermale : Pacific Marine Environmental Laboratory – NOAA
iStockphoto / Thurston Photo

A propos de l'auteur : Guillaume Barucq

Médecin, surfeur, blogueur. Auteur des livres Surfers Survival Guide, Surf Thérapie et DETOXseafication.

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