Puissants petits volcans: Révélation de l'activité hydrothermale la plus profonde

La recherche de l'Université Waseda a révélé que les volcans de petit-spot sur le plancher océanique contribuent significativement aux cycles biogéochimiques marins, y compris le cycle du carbone, en raison de leur libération de magma alcalin enrichi en CO2 et en méthane. L'étude d'un volcan de petit-spot dans la tranchée du Japon l'a révélé comme le site hydrothermal le plus profond connu, avec des oxydes de fer et de manganèse identifiés comme preuve d'une activité hydrothermale. Ces résultats soulignent la nécessité de poursuivre l'étude de ces volcans sous-marins.

Les chercheurs révèlent l'activité hydrothermale des volcans "petit-spot" à l'aide d'échantillons obtenus à 5,7 km (3,5 miles) sous l'eau - les plus profonds connus à ce jour.

Le volcanisme sous-marin sur la croûte terrestre est un contributeur actif de nombreux éléments différents à 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 crête médio-océanique - une série de volcans sous-marins qui trace les bords des différentes plaques océaniques - il y a peu d'informations sur les systèmes hydrothermaux à basse température dans d'autres volcans, comme les volcans "petit-spot".

Les volcans de petit-spot sont de petits volcans qui se trouvent dans le monde entier, dans des régions où les plaques océaniques fléchissent. Des études récentes dans l'est de la tranchée du Japon ont révélé que les volcans de petit-spot éruptent du magma alcalin enrichi en dioxyde de carbone (CO2). Ces volcans produisent également une roche volcanique appelée pépérite qui résulte du chauffage d'un sédiment riche en eau, ce qui implique la production de liquide hydrothermal et la méthanogenèse. Ainsi, il est suggéré que les volcans de petit-spot peuvent évacuer des fluides hydrothermaux contenant du méthane. Ces résultats indiquent la nécessité d'une meilleure compréhension de l'activité hydrothermale des volcans de petit-spot pour évaluer correctement leurs contributions au cycle biogéochimique marin.

Les chercheurs ont analysé des échantillons de volcans de petit-spot pour confirmer leur activité hydrothermale et ont estimé le processus derrière cette activité hydrothermale. Crédit : Keishiro Azami de l'Université Waseda

Dans une étude récente, une équipe de scientifiques, dont le professeur adjoint Keishiro Azami de l'Université Waseda, a étudié des dépôts hydrothermaux d'un volcan de petit-spot à une profondeur d'eau de 5,7 km (3,5 miles) dans la tranchée 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 également estimé les interactions hydrothermales qui se produisent dans les volcans de petit-spot", explique Azami. 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 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 des échantillons prélevés sur le plancher océanique près du volcan de 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 de liquide hydrothermal. Ces résultats indiquent que l'activité hydrothermale de petit-spot est la raison de la formation de ces oxydes et que le volcan de petit-spot est le site hydrothermal le plus profond connu à ce jour. Les chercheurs ont également constaté que les compositions chimiques et minérales des échantillons étaient indicatives d'une activité hydrothermale à basse température.

Les chercheurs ont ensuite effectué une spectrométrie de fluorescence des rayons X pour identifier la distribution élémentaire des coupes transversales d'échantillons et ont effectué une analyse de composantes indépendantes sur les données de distribution élémentaire pour élucider le processus de formation de ces oxydes de Fe-Mn. Leurs résultats ont suggéré que la formation de ces oxydes de Fe-Mn commence lorsque le magma de petit-spot produit un liquide 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 silicate, grandit ensuite vers le bas vers le fond marin à mesure que plus d'oxyde de Mn est déposé. Finalement, ces débris sont altérés. Ensuite, des oxydes de Fe sont déposés via la même action sur l'interface entre le liquide hydrothermal à basse température et les oxydes de Mn. Une bordure de croissance est ensuite formée sur ces dépôts à la surface exposée à l'eau de mer, après la cessation de l'activité hydrothermale.

"Sur la base des recherches antérieures, nous pouvons estimer que le liquide hydrothermal des volcans de petit-spot est enrichi en CO2 et en méthane par rapport à celui de la crête médio-océanique", explique Azami. "Cela signifie, à son tour, que les contributions élémentaires de l'activité hydrothermale de petit-spot dans le monde entier peuvent avoir des implications importantes pour les cycles biogéochimiques mondiaux, en particulier le cycle du carbone."

These findings underscore the presence of hydrothermal activity in cold and old oceanic plates and highlight the need for further studies on petit-spot volcanoes.