Les volcans de Petit-spot impliquent une activité hydrothermale sous-marine la plus profonde connue, peuvent libérer du méthane

1er juin 2023

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par l'Université Waseda

Les volcans sous-marins sur la croûte terrestre participent activement à de nombreux éléments différents dans l'environnement océanique. Ils jouent donc 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 trace 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 les 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 se plient. Des études récentes dans l'est de la fosse du Japon ont découvert que les volcans 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 de sédiments riches en eau, ce qui implique la production de fluides hydrothermaux et de méthanogenèse.

Ainsi, il est suggéré que les volcans petit-spot peuvent libérer des fluides hydrothermaux contenant du méthane. Ces résultats indiquent la nécessité de mieux comprendre l'activité hydrothermale des volcans petit-spot pour évaluer correctement leur contribution aux cycles biogéochimiques marins.

Dans une étude récente, une équipe de scientifiques, dont le professeur assistant Keishiro Azami de l'Université Waseda, a étudié les dépôts hydrothermaux d'un volcan petit-spot 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. Basé sur nos conclusions, nous avons également estimé les interactions hydrothermales qui se produisent dans les volcans 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 a été publié dans Communications Earth & Environment.

Dans le cadre de leur étude, l'équipe a analysé la composition chimique et minéralogique d'échantillons de dragage obtenus du plancher océanique près du volcan petit-spot. Ils ont découvert 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 Fe-Mn précipitent directement à partir de fluides hydrothermaux.

Ces résultats indiquent l'activité hydrothermale des petits spots comme raison de la formation de ces oxydes et le volcan petit-spot comme 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 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 Fe-Mn. Leurs résultats suggèrent que la formation de ces oxydes Fe-Mn commence lorsque le magma petit-spot produit un fluide hydrothermal à basse température, qui remonte via la colonne de sédiments 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, croît ensuite vers le bas vers le fond marin à mesure que d'autres oxydes de Mn sont déposés. Finalement, ces débris sont modifiés. Ensuite, des oxydes de Fe sont déposés par la même action sur l'interface entre le fluide hydrothermal à basse température et les oxydes de Mn. Une croissance hétérogène se développe ensuite sur ces dépôts à la surface exposée à l'eau de mer, après la cessation de l'activité hydrothermale.

"Sur la base de recherches antérieures, nous pouvons estimer que le fluide hydrothermal des volcans 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 en éléments de l'activité hydrothermale des petits spots dans le monde entier 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 des plaques océaniques froides et anciennes et mettent en évidence la nécessité de poursuivre les études sur les volcans petit-spot.

Journal information: Communications Earth & Environment

Provided by Waseda University