Fumeur

FUMEURS - monts hydrothermaux - cheminées hydrothermales - sources hydrothermales

Définition

Les fumeurs, ou monts hydrothermaux, ou cheminées hydrothermales, ou sources hydrothermales, sont des évents hydrothermaux situés à proximité des dorsales océaniques ; ils peuvent être comparés à des sortes de geysers sous-marins, par lesquels l’eau du manteau terrestre est transférée aux eaux océaniques. Les fumeurs sont une conséquence des mouvements des plaques tectoniques.

Formation des systèmes hydrothermaux

Les mouvements des plaques tectoniques provoquent des phénomènes d’extension et d’accrétion au niveau des dorsales océaniques, qui générent des anfractuosités au niveau de la croûte océanique. L’eau de mer peut s’infiltrer et s’échauffe à proximité du magma. Sous l’effet de la température et de la pression, le fluide remonte vers le plancher océanique. Il s’acidifie et se charge en éléments métalliques prélevés dans les roches traversées, par solubilisation (les températures et la pression très élevées augmentent le pouvoir solvant de l’eau).
Lors de l’émission, au contact de l’eau de mer froide, les minéraux du fluide précipitent et forment ces édifices minéraux comparables à des cheminées.
L’émission des fluides peut aussi ne pas construire d’édifice.

La composition et les caractéristiques physico-chimiques du fluide hydrothermal, sont fonction de la température et du type de roches traversées. Le fluide hydrothermal est riche en gaz dissous (H₂S, CH₄, CO, CO₂, H₂) et en métaux (Si, Mn, Fe, Zn).

Les cheminées hydrothermales alimentent les océans en fer (50 000 t/an) favorisant la croissance du phytoplancton, participant de la sorte au pompage biologique du carbone de manière significative, notamment dans l'océan austral où elles fournissent 20 000 t au phytoplancton. Cependant à peine 0,2 % du fer apporté par les sources sous-marines reste soluble. (biblio 1)

Les structures évoluent au cours du temps, mais les fumeurs sont éphémères : ils peuvent durer de 10 à 100 ans. Les cheminées hydrothermales peuvent en effet s’écrouler, tandis que le conduit peut se colmater par précipitation des minéraux ; la zone active le long de la dorsale peut se déplacer et entraîner la formation de nouveaux fumeurs et la disparition des anciens. Ainsi, un site repéré par des scientifiques lors d'une mission peut avoir disparu avant qu'une nouvelle mission y soit retournée.

Les différentes structures hydrothermales

Il est possible de distinguer plusieurs types de fumeurs :

• Un fumeur noir émet de l'eau sulfureuse (sulfure métallique) à très haute température (350 °C). Le fluide ne subit pas de dilution par l’eau de mer avant l’émission. L’aspect noir de ces eaux provient de la couleur noire des sels de fer et de manganèse dont elles sont chargées.
• Un fumeur blanc se forme lorsque le fluide hydrothermal est dilué par l’eau de mer avant son émission. L'eau qu’il émet, à des températures de 150 à 270 °C, contient du baryum et du sulfate de calcium.
• Un fumeur transparent présente 20 % de salinité, mais ne contient pas de particules.

Écosystème des sources hydrothermales

Les fumeurs, et en particulier les fumeurs noirs, représentent de véritables oasis de vies au fond des océans. Des organismes se sont adaptés, exploitant la chaleur et le soufre émis par ces sources hydrothermales.
Avant 1977, les fonds sous-marins étaient considérés comme désertiques car dénués de production primaire photosynthétique. C’est en 1979 que les fumeurs noirs et la vie luxuriante qui leur est associée ont été découverts par le submersible américain Alvin.
La découverte de l’écosystème associé aux sources hydrothermales a bouleversé les connaissances en biologie de l’époque et notamment la conviction que la vie macroscopique était impossible sans lumière. Cet écosystème est basé sur une production primaire assurée par des bactéries chimiosynthétiques qui vivent libres ou en symbiose avec les organismes.

Exploitation économique

Certaines entreprises ou certains pays s'intéressent à la possibilité d'exploiter commercialement les sources chaudes, soit comme sources de calories, soit pour l'exploitation minière offshore. C'est le cas - par exemple de la Nouvelle-Zélande, dont la zone économique exclusive (ZEE) est située sur une zone de subduction riche en sources hydrothermales.

Les premières licences (ou concessions) de forage ont été déposées en 2008 (pour une zone dite « Rumble II West Seamount » qui n'a été découverte qu'en aout 2007) par le groupe « Neptune minerals » (biblio 2). Ce groupe est l'une des premières entreprises constituées pour exploiter les richesses minérales des grands fonds et en particulier les SMS (ou seafloor massive sulphide), il voudrait commencer à remonter des concrétions issues des cheminées hydrothermiques à partir de 2010.
Selon sa direction, cette entreprise avait déjà acquis en 2008 des permis de prospection pour une surface de fonds marins de plus de 278 000 km² dans les eaux territoriales de Nouvelle-Zélande, Papouasie-Nouvelle-Guinée, les États fédérés de Micronésie et de Vanuatu, avec en outre des demandes de permis pour prospecter 436 000 autres km2 des eaux territoriales de la Nouvelle-Zélande, du Japon, des Mariannes du Nord (Commonwealth des États-Unis), des îles Palaos et d'Italie.

Conséquences environnementales

Le Dr Simon McDonald, directeur du groupe Neptune, a déclaré en 2008 qu'il reconnaissait que ce type d'activité posait des problèmes environnementaux, mais que son groupe s'engageait à travailler dans un esprit de bonne gestion de l'environnement marin et de communication transparente vers toutes les parties prenantes. Les biologistes craignent de graves impacts sur la fragile biodiversité des grands fonds fortement concentrée autour de ces zones et souvent caractérisée par des espèces à croissance très lente, à maturité sexuelle tardive et présentes en faible densité, avec beaucoup d'espèces encore inconnues de la science…

Notes et références

1) « Actualités océanographie », Science & Vie, n° 1113, Juin 2010, p. 42 (ISSN T 02578)

1a) Tracy K.P. Gregg, Daniel J. Fornari, Michael R. Perfit, Rachel M. Haymon, Jonathan H. Fink ; Rapid emplacement of a mid-ocean ridge lava flow on the East Pacific Rise at 9° 46′–51′N ; Earth and Planetary Science Letters, Volume 144, Issues 3-4, November 1996, Pages E1-E7 (Résumé)

2) Communiqué 2008 du groupe Neptune Minerals sur l'obtention de licence d'exploitation minière offshore 2008 07 22

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