Des recherches menées par l’université de Waseda ont révélé que les volcans de petite taille situés au fond des océans contribuent de manière significative aux cycles biogéochimiques marins, notamment au cycle du carbone, en raison de leur émission de CO2 et de magma alcalin enrichi en méthane. L’étude d’un petit volcan dans la fosse du Japon a révélé qu’il s’agissait du site hydrothermal connu le plus profond, avec des oxydes de fer et de manganèse identifiés comme preuves de l’activité hydrothermale. Ces résultats soulignent la nécessité de poursuivre l’étude de ces volcans sous-marins.
Des chercheurs révèlent l’activité hydrothermale de volcans « petit-spot » à l’aide d’échantillons prélevés à 5,7 km sous l’eau, soit la plus grande profondeur connue à ce jour.
Les volcans sous-marins de la croûte terrestre contribuent activement à la production de nombreux éléments différents dans l’environnement océanique. Ils jouent donc un rôle important dans les cycles biogéochimiques et chimiosynthétiques de l’océan. Bien que de nombreuses études aient été menées 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 existe peu d’informations sur les systèmes hydrothermaux à basse température dans d’autres volcans, tels que les volcans « petits-spots ».
Les petits volcans sont des volcans de petite taille que l’on trouve dans le monde entier, dans les régions où les plaques océaniques se plient. Des études récentes menées à l’est de la fosse du Japon ont révélé que les volcans de type « petit-spot » produisent un magma alcalin enrichi en dioxyde de carbone (CO2). Ces volcans produisent également une roche volcanique appelée peperite qui résulte du réchauffement de sédiments riches en eau, ce qui implique la production de fluides hydrothermaux et la méthanogénèse. Il est donc suggéré que les volcans petit-spot peuvent évacuer des fluides hydrothermaux contenant du méthane. Ces résultats montrent qu’il est nécessaire de mieux comprendre l’activité hydrothermale des volcans petit-spot afin d’évaluer correctement leur contribution au cycle biogéochimique marin.
Des chercheurs ont analysé des échantillons de petits volcans pour confirmer leur activité hydrothermale et ont estimé le processus à l’origine de l’activité hydrothermale. Crédit : Keishiro Azami de l’Université de Waseda
Dans une étude récente, une équipe de scientifiques, dont le professeur adjoint Keishiro Azami de l’université de Waseda, a étudié les dépôts hydrothermaux d’un petit volcan à une profondeur 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 résultats, nous avons approfondi l’estimation des interactions hydrothermales qui se produisent dans les petits volcans ponctuels », explique M. Azami. L’équipe de recherche comprenait également le Dr. Shiki Machida de la Chiba Institution of Technology et le professeur associé Naoto Hirano de l’université de Tohoku. L’article sera publié aujourd’hui (1er juin) dans la revue Communications Earth & ; Environment.
Dans le cadre de leur étude, l’équipe a analysé la composition chimique et minéralogique d’échantillons prélevés par dragage sur le plancher 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 une origine hydrothermale, c’est-à-dire que les oxydes de Fe-Mn précipitaient directement à partir du fluide hydrothermal. Ces résultats indiquent que l’activité hydrothermale du petit point est à l’origine de la formation de ces oxydes et que le volcan du petit point est le site hydrothermal le plus profond connu à ce jour. Les chercheurs ont également constaté que les compositions chimiques et minérales des échantillons indiquaient une activité hydrothermale à basse température.
Les chercheurs ont ensuite effectué une spectroscopie de fluorescence des rayons X pour identifier la distribution élémentaire des coupes transversales des échantillons et ont réalisé une analyse des composantes indépendantes sur les données de distribution élémentaire afin d’élucider le processus de formation de ces oxydes de Fe-Mn. Leurs conclusions suggèrent que la formation de ces oxydes de Fe-Mn commence lorsque le magma du petit point produit un fluide hydrothermal à basse température, qui remonte via la colonne sédimentaire et précipite des oxydes de Mn à l’interface avec l’eau de mer. Cette couche d’oxyde de Mn, qui contient des débris de silicates, s’étend ensuite vers le fond marin au fur et à mesure que de l’oxyde de Mn se dépose. Finalement, ces débris sont altérés. Ensuite, des oxydes de Fe se déposent par la même action à l’interface entre le fluide hydrothermal à basse température et les oxydes de Mn. Un anneau hydrogénétique se développe ensuite 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 point est enrichi en CO2 et en méthane par rapport à celui de la dorsale médio-océanique », explique M. Azami. « Cela signifie que les contributions élémentaires de l’activité hydrothermale des petits points à travers le monde peuvent avoir des implications importantes pour les cycles biogéochimiques mondiaux, en particulier le cycle du carbone.
Ces résultats soulignent la présence d’une activité hydrothermale dans les plaques océaniques froides et anciennes et mettent en évidence la nécessité de poursuivre les études sur les volcans petit-spot.
Référence : « Hydrothermal ferromanganese oxides around a petit-spot volcano on old and cold oceanic crust » par Keishiro Azami, Shiki Machida, Naoto Hirano, Kentaro Nakamura, Kazutaka Yasukawa, Tetsu Kogiso, Masao Nakanishi and Yasuhiro Kato, 1 June 2023, Communications Earth & ; Environment.
DOI: 10.1038/s43247-023-00832-3