Les volcans sous-marins sur la croûte terrestre sont des contributeurs actifs à l’environnement océanique, émettant divers éléments chimiques. Par conséquent, ils jouent un rôle crucial dans les cycles biogéochimiques et chimiosynthétiques de l’océan.
Malgré de nombreuses études sur les systèmes hydrothermaux à haute température de la dorsale médio-océanique, une chaîne de volcans sous-marins suivant les limites des différentes plaques océaniques, peu d’informations existent sur les systèmes hydrothermaux à basse température des autres volcans, comme les volcans de « petit-spot ».
Les volcans de « petit-spot » sont de petits volcans disséminés à travers le monde, présents dans les régions où les plaques océaniques fléchissent. Des études récentes à l’est de la fosse du Japon ont révélé que ces volcans émettent du magma alcalin enrichi en dioxyde de carbone (CO2). Ils produisent également une roche volcanique appelée pépérite qui résulte du chauffage de sédiments riches en eau, suggérant la production de fluides hydrothermaux et de méthane.
Par conséquent, il est plausible que les volcans de « petit-spot » puissent émettre des fluides hydrothermaux contenant du méthane. Ces découvertes soulignent le besoin de mieux comprendre l’activité hydrothermale de ces volcans pour évaluer correctement leur contribution au cycle biogéochimique marin.
Dans une étude récente, une équipe de scientifiques, dont le Professeur Keishiro Azami* de l’Université de Waseda, a étudié les dépôts hydrothermaux d’un volcan de « petit-spot » à une profondeur d’eau de 5.7 km dans la fosse du Japon dans l’océan Pacifique Nord occidental.
« L’activité hydrothermale sous-marine que nous décrivons dans notre article est la plus profonde connue à ce jour. Sur la base de nos résultats, nous avons estimé les interactions hydrothermales qui se produisent dans les volcans de petit-spot, » explique Azami.
Dans le cadre de leur étude, l’équipe a analysé la composition chimique et minéralogique d’échantillons de dragage obtenus à proximité du volcan de « petit-spot ». Ils ont découvert que les échantillons étaient principalement constitués d’oxydes de fer (Fe) et de manganèse (Mn), dont les caractéristiques étaient attribuées à une origine hydrothermale. Ces résultats indiquent que l’activité hydrothermale de « petit-spot » est à l’origine de la formation de ces oxydes, faisant de ce volcan le site hydrothermal le plus profond connu à ce jour.
« Selon des recherches antérieures, nous pouvons estimer que le fluide hydrothermal issu des volcans de « petit-spot » est enrichi en CO2 et en méthane par rapport à celui de la dorsale médio-océanique, » explique Azami. Cela signifie que les contributions élémentaires de l’activité hydrothermale de « petit-spot » à l’échelle mondiale pourraient potentiellement avoir des implications importantes pour les cycles biogéochimiques mondiaux, en particulier le cycle du carbone. »
Ces découvertes soulignent l’existence d’une activité hydrothermale dans les plaques océaniques froides et anciennes et mettent en lumière la nécessité de poursuivre les études sur les volcans de « petit-spot ».
Volcans de « petit-spot »
Un volcan de « petit-spot » est un phénomène géologique qui se produit à la surface de la croûte terrestre, en particulier dans les plaques tectoniques océaniques. Ces volcans sont généralement associés à des zones où la plaque tectonique est pliée ou flexionnée en raison de mouvements dans la croûte terrestre.
Le terme « petit-spot » provient du fait que ces volcans ont tendance à être beaucoup plus petits que les volcans traditionnels, formant de petites protubérances sur la croûte terrestre. Cependant, malgré leur petite taille, ils peuvent être le lieu de violentes éruptions volcaniques.
Ce phénomène a été observé pour la première fois au Japon et est encore très étudié par les géologues du monde entier pour comprendre comment il peut aider à expliquer les processus tectoniques et volcaniques à l’échelle de la planète.
* L’équipe de recherche comprenait également le Dr. Shiki Machida de l’Institut de technologie de Chiba et le Professeur associé Naoto Hirano de l’Université de Tohoku. L’article a été publié dans Communications Earth & Environment.
DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-023-00832-3
Authors: Keishiro Azami, Shiki Machida, Naoto Hirano, Kentaro Nakamura, Kazutaka Yasukawa, Tetsu Kogiso, Masao Nakanishi, Yasuhiro Kato
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