Des recherches menées par l’Université Waseda ont révélé que les petits volcans au fond de l’océan contribuent de manière significative aux cycles biogéochimiques marins, y compris le cycle du carbone, en raison de leur libération de dioxyde de carbone et de magmas alcalins enrichis en méthane. Une étude d’un petit volcan dans la fosse du Japon a révélé qu’il s’agissait du site hydrothermal connu le plus profond, où les oxydes de fer et de manganèse ont été identifiés comme preuve de l’activité hydrothermale. Ces découvertes soulignent la nécessité d’une étude plus approfondie de ces volcans sous-marins.
Les chercheurs ont révélé l’activité hydrothermale des volcans « petits points » à l’aide d’échantillons obtenus à 5,7 kilomètres (3,5 miles) sous l’eau – la profondeur la plus profonde connue à ce jour.
Les volcans sous-marins de la croûte terrestre contribuent activement à de nombreux éléments différents de l’environnement océanique. Par conséquent, ils jouent un rôle important dans les cycles biogéochimiques et la composition chimique des océans. 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 suivent les bords de différentes plaques océaniques – il existe peu d’informations sur les systèmes hydrothermaux à basse température dans les volcans. volcans « petits points ».
Les microvolcans sont de petits volcans que l’on trouve partout dans le monde, dans les zones où les plaques océaniques se plient. Des études récentes dans la fosse de l’est du Japon ont montré que de jeunes volcans font éruption un magma alcalin enrichi en dioxyde de carbone (CO).2). Ces volcans produisent également une roche ignée appelée pipérite qui résulte du chauffage de sédiments riches en eau, ce qui signifie produire des fluides hydrothermaux et générer du méthane. Ainsi, il est suggéré que les jeunes volcans peuvent cracher des fluides hydrothermaux contenant du méthane. Ces résultats indiquent la nécessité d’une meilleure compréhension de l’activité hydrothermale des jeunes volcans afin d’évaluer correctement leurs contributions au cycle biochimique marin.
Les chercheurs ont analysé des échantillons de jeunes volcans pour confirmer leur activité hydrothermale et estimer le processus derrière l’activité hydrothermale. Crédit : Kiichiro Azami de l’Université Waseda
Dans une étude récente, une équipe de scientifiques, dont le professeur agrégé Keichiro Azami de l’Université Waseda, a enquêté sur les dépôts hydrothermaux d’un jeune volcan à une profondeur d’eau de 5,7 kilomètres (3,5 miles) dans la fosse du Japon dans l’ouest de l’océan Pacifique Nord. « L’activité hydrothermale sous-marine que nous décrivons dans notre article est la plus profonde connue à ce jour. Sur la base de nos découvertes, nous avons estimé les interactions hydrothermales qui se produisent dans les jeunes volcans », explique Azami. L’équipe de recherche comprenait également le Dr Shiki Machida de l’Institut de technologie de Chiba et le professeur adjoint Naoto Hirano de l’Université de Tohoku. L’article sera publié aujourd’hui (1er juin) dans la revue Communications Terre et Environnement.
Dans le cadre de leur étude, l’équipe a analysé la composition chimique et minérale d’échantillons de dragage obtenus du fond de l’océan près du volcan Petite Spot. Ils ont découvert que les échantillons étaient composés principalement d’oxydes de fer (Fe) et de manganèse (Mn), et que leurs propriétés étaient attribuées à l’origine hydrothermale, c’est-à-dire aux oxydes Fe-Mn déposés directement à partir du fluide hydrothermal. Ces résultats pointent vers une petite activité hydrothermale comme cause 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 auteurs ont ensuite effectué une spectroscopie aux rayons X pour déterminer 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 d’oxydes Fe-Mn commence lorsque le magma jeune à basse température produit un fluide hydrothermal à basse température, qui s’écoule à travers la colonne de sédiments et précipite les oxydes de manganèse à l’interface avec l’eau de mer. Cette couche d’oxyde de manganèse, qui contient des débris de silicate, pousse vers le bas vers le fond marin à mesure que davantage d’oxyde de manganèse se dépose. Au final, ces débris sont changés. Ensuite, les oxydes de fer sont déposés par le même procédé à l’interface entre le fluide hydrothermal à basse température et les oxydes de manganèse. Une lisière d’hydrogène se développe alors sur ces dépôts à la surface exposée à l’eau de mer, après cessation de l’activité hydrothermale.
« Sur la base de recherches antérieures, nous pouvons estimer que les fluides hydrothermaux des jeunes volcans sont enrichis en dioxyde de carbone. »2 et le méthane par rapport à celui de la dorsale médio-océanique », explique Azami. « Ceci, à son tour, signifie que les contributions initiales de l’activité hydrothermale dans une petite zone autour du monde peuvent avoir des implications importantes pour les cycles biogéochimiques mondiaux, en particulier le cycle du carbone. . . ”
Ces résultats confirment la présence d’activité hydrothermale dans les plaques océaniques froides et anciennes et soulignent la nécessité de poursuivre les études sur les volcans jeunes.
Référence: « Oxydes hydrothermaux de manganèse et de ferromanganèse autour d’un jeune volcan sur une ancienne croûte océanique froide » 1er juin 2023, disponible ici. Communications Terre et Environnement.
DOI : 10.1038/s43247-023-00832-3
