Les volcans sous-marins de la croûte terrestre sont des contributeurs actifs de nombreux éléments différents de l’environnement océanique. Par conséquent, ils jouent un rôle important dans les cycles biogéochimiques et chimiosynthétiques de l’océan. Bien qu’il y ait eu de nombreuses études sur les systèmes hydrothermaux à haute température dans la dorsale médio-océanique – une série de volcans sous-marins qui tracent les bords des différentes plaques océaniques – il y a peu d’informations sur les systèmes hydrothermaux à basse température dans d’autres volcans, tels que volcans « petit-spot ».
Les volcans Petit-spot sont de petits volcans que l’on trouve dans le monde entier, dans des régions où les plaques océaniques fléchissent. Des études récentes dans l’est de la fosse du Japon ont montré que les volcans à petits points font éruption un magma alcalin enrichi en dioxyde de carbone (CO2). Ces volcans produisent également une roche volcanique appelée pépérite qui résulte du réchauffement de sédiments riches en eau, ce qui implique la production de fluide hydrothermal et la méthanogénèse.
Ainsi, il est suggéré que les volcans du petit spot puissent évacuer des fluides hydrothermaux contenant du méthane. Ces résultats indiquent la nécessité d’une meilleure compréhension de l’activité hydrothermale des volcans du petit spot pour évaluer correctement leurs contributions au cycle biogéochimique marin.
Dans une étude récente, une équipe de scientifiques, dont le professeur adjoint Keishiro Azami de l’Université Waseda, a étudié les dépôts hydrothermaux d’un petit volcan à une profondeur d’eau de 5,7 km dans la fosse du Japon dans l’ouest de l’océan Pacifique Nord.
« L’activité hydrothermale sous-marine que nous avons décrite dans notre article est la plus profonde connue à ce jour. Sur la base de nos découvertes, nous avons en outre estimé les interactions hydrothermales qui se produisent dans les volcans du petit spot », explique Azami. L’équipe de recherche comprenait également le Dr Shiki Machida de l’Institut de technologie de Chiba et le professeur agrégé Naoto Hirano de l’Université de Tohoku. Le papier a été publié dans Communications Terre & Environnement.
Dans le cadre de leur étude, l’équipe a analysé la composition chimique et minéralogique d’échantillons de dragage obtenus à partir du fond océanique près du volcan Petit-Spot. Ils ont constaté que les échantillons étaient principalement composés d’oxydes de fer (Fe) et de manganèse (Mn) et que leurs caractéristiques étaient attribuées à l’origine hydrothermale, c’est-à-dire que les oxydes Fe-Mn précipitaient directement du fluide hydrothermal.
Ces résultats indiquent l’activité hydrothermale du petit-spot comme raison de la formation de ces oxydes et le volcan du petit-spot comme le site hydrothermal le plus profond connu à ce jour. Les chercheurs ont également découvert que les compositions chimiques et minérales des échantillons indiquaient une activité hydrothermale à basse température.
Les chercheurs ont ensuite effectué une spectroscopie de fluorescence X pour identifier la distribution élémentaire des sections transversales de l’échantillon et effectué une analyse indépendante des composants sur les données de distribution élémentaire pour élucider le processus de formation de ces oxydes Fe – Mn. Leurs découvertes suggèrent que la formation de ces oxydes Fe-Mn commence lorsque le magma de la petite tache produit un fluide hydrothermal à basse température, qui remonte via la colonne de sédiments et précipite les oxydes de Mn à l’interface avec l’eau de mer.
Cette couche d’oxyde de Mn, qui contient des débris de silicate, croît ensuite vers le bas vers le fond marin à mesure que davantage d’oxyde de Mn se dépose. Finalement, ces débris sont altérés. Ensuite, des oxydes de Fe se déposent par la même action sur l’interface entre le fluide hydrothermal à basse température et les oxydes de Mn. Un bourrelet hydrogénétique se développe alors sur ces dépôts à la surface exposée à l’eau de mer, après l’arrêt de l’activité hydrothermale.
« Sur la base de recherches antérieures, nous pouvons estimer que le fluide hydrothermal des volcans du petit spot est enrichi en CO2 et en méthane par rapport à celui de la dorsale médio-océanique », explique Azami. « Cela signifie, à son tour, que les contributions élémentaires de l’activité hydrothermale des petits points dans le monde peuvent potentiellement avoir des implications importantes pour les cycles biogéochimiques mondiaux, en particulier le cycle du carbone. »
Ces découvertes soulignent la présence d’activité hydrothermale dans les plaques océaniques froides et anciennes et soulignent la nécessité de poursuivre les études sur les volcans des petits spots.
Plus d’information:
Keishiro Azami et al, Oxydes de ferromanganèse hydrothermaux autour d’un volcan petit-spot sur croûte océanique ancienne et froide, Communications Terre & Environnement (2023). DOI : 10.1038/s43247-023-00832-3