Une étude, dont les résultats intitulés «Mechanisms and rates of pyrite formation from hydrothermal fluid revealed by iron isotopes» ont été publiés dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta, a permis de développer une méthode permettant d’estimer la durée de formation des gisements métalliques en s’appuyant sur les isotopes stables du fer de la pyrite, minéral ubiquiste des minerais hydrothermaux.

Relevons tout d'abord que la question de savoir combien de temps un gisement métallique met à se former dans la croûte terrestre «est sujette à débat depuis la naissance de la métallogénie», car «les méthodes de géochronologie traditionnelles utilisant des isotopes radiogéniques sont encore trop imprécises pour dater correctement la mise en place des gisements hydrothermaux dans la croûte terrestre» du fait que «leur marge d’erreur est rarement inférieure au million d’années, ce qui ne permet pas de bien distinguer les différentes étapes de la minéralisation».

Dans ce contexte, cette étude a «d’abord simulé en laboratoire la formation de la pyrite en mélangeant une solution aqueuse riche en soufre et une solution aqueuse riche en fer dans un autoclave, sorte de cocotte-minute recréant les conditions de température et de pression typiques de la formation des gisements hydrothermaux». Ensuite, «l’évolution de la composition chimique et isotopique du fluide et de la pyrite précipitée» ont été suivis au cours du temps «en utilisant un spectromètre de masse dit 'multicollection' de haute résolution à source plasma».

Le couplage de ces expériences à des modélisations moléculaires et la comparaison aux minéraux de gisements hydrothermaux ont, pour la première fois, permis d'estimer «les vitesses de précipitation et d’équilibration de la pyrite». Il est ainsi apparu que «les durées d’événements minéralisateurs s’avèrent beaucoup plus courtes que ce que l’on pensait» puisqu'elles «peuvent être de quelques mois seulement aux températures hydrothermales typiques (300-500°C)».

Au bout du compte, cette approche, qui offre «une résolution temporelle beaucoup plus fine que les méthodes de géochronologie traditionnelle», ouvre «la perspective d’une meilleure compréhension des différentes étapes de la formation des gisements de métaux et de l’évolution des systèmes géothermaux anciens sur Terre».