Les empreintes biologiques du sol montrent où le minerai contenant des diamants est enterré

Les chercheurs ont identifié la kimberlite enfouie, la demeure rocheuse des diamants, en testant l’ADN des microbes présents dans le sol en surface.

Ces « empreintes biologiques » peuvent révéler quels minéraux sont enfouis à des dizaines de mètres sous la surface de la Terre sans avoir à forer. Les chercheurs pensent qu’il s’agit de la première utilisation du séquençage moderne de l’ADN des communautés microbiennes dans la recherche de minéraux enfouis.

La recherche publiée dans Communications Terre et Environnement représente un nouvel outil pour l’exploration minérale, où une boîte à outils complète pourrait faire gagner du temps et beaucoup d’argent aux prospecteurs, explique la co-auteure Bianca Iulianella Phillips, doctorante au département des sciences de la terre, de l’océan et de l’atmosphère (EOAS) de l’UBC.

Cette technique s’ajoute au nombre relativement limité d’outils permettant de retrouver le minerai enfoui, notamment les analyses initiales du sol et l’analyse des éléments de la roche sus-jacente.

“Cette technique est née de la nécessité de voir à travers la Terre avec une plus grande sensibilité et une plus grande résolution, et elle a le potentiel d’être utilisée là où d’autres techniques ne fonctionnent pas”, a déclaré Phillips.

Lorsque le minerai interagit avec le sol, il modifie les communautés microbiennes présentes dans le sol. Les chercheurs ont testé cela en laboratoire, introduisant de la kimberlite dans les microbes du sol et observant leur évolution en nombre et en espèces.

“Nous avons pris ces communautés modifiées de microbes comme indicateurs de la présence de minerais ou d’empreintes biologiques dans le sol des gisements minéraux enfouis”, a déclaré Phillips.

À l’aide de ces microbes « indicateurs » et de leurs séquences d’ADN, l’équipe a testé le sol de surface sur un site d’exploration dans les Territoires du Nord-Ouest où la kimberlite avait déjà été confirmée par forage. Ils ont découvert que 59 des 65 indicateurs étaient présents dans le sol, dont 19 en grand nombre directement au-dessus du minerai enfoui. Ils ont également identifié de nouveaux microbes indicateurs à ajouter à leur ensemble.

À l’aide de cet ensemble, ils ont testé le sol de surface sur un deuxième site dans les Territoires du Nord-Ouest où ils soupçonnaient la présence de kimberlite, et ont localisé avec précision le contour topologique et l’emplacement de la kimberlite enfouie à des dizaines de mètres sous la surface de la Terre. Cela a montré que les indicateurs d’un site pouvaient prédire l’emplacement d’un autre site. À l’avenir, les équipes d’exploration pourraient constituer une base de données d’espèces indicatrices et tester un site inconnu pour savoir si des gisements de kimberlite sont enfouis sous le sol.

Les chercheurs ont évalué leur technique par rapport à une autre technique connue sous le nom d’analyse géochimique, qui consiste à tester des éléments du sol pour identifier les minéraux en dessous. Les microbes étaient plus précis lorsqu’il s’agissait d’identifier l’emplacement du minerai enfoui.

“Les microbes sont de meilleurs géochimistes que nous, et il en existe des milliers”, a déclaré l’auteur principal, la Dre Rachel Simister, qui a mené les travaux en tant que chercheuse postdoctorale au département de microbiologie et d’immunologie (M&I) de l’UBC. “Vous pourriez manquer d’éléments à échantillonner, mais vous ne manquerez jamais de microbes.”

La technique, née des travaux d’une équipe comprenant Phillips, le Dr Simister, le Dr Sean Crowe et le regretté professeur Peter Winterburn, pourrait catalyser la découverte de nouveaux gisements de kimberlite. Ces roches sont connues non seulement comme réserves potentielles de diamants, mais également pour leur capacité à capter et à stocker le carbone atmosphérique.

La technique a des applications potentielles sur d’autres gisements métalliques. Les recherches en cours de l’équipe montrent des résultats similaires pour l’identification des gisements de cuivre porphyrique.

“Vous pourriez utiliser cette technique pour trouver des minéraux afin d’alimenter une économie verte”, a déclaré l’auteur principal, le Dr Crowe, professeur à l’EOAS et au M&I et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en géomicrobiologie. “Le cuivre est l’élément critique le plus important dont nous aurons davantage besoin à l’avenir.”

“C’est passionnant car cela fait partie d’une reconnaissance croissante du potentiel d’utilisation des microbes à chaque étape de l’exploitation minière, de la recherche des minéraux à leur traitement, en passant par le retour des sites à leur état naturel.” dit le Dr Crowe. “Actuellement, le séquençage de l’ADN microbien nécessite une expertise spécifique et son coût est comparable à celui d’autres techniques d’exploration minérale, mais cela pourrait changer avec l’adoption par l’industrie.”