Les systèmes hydrothermaux

par Yves Fouquet.

Les dorsales océaniques, lieu d’écartement des plaques et de formation de la croûte océanique, sont le siège d’une intense activité tectonique, volcanique et hydrothermale. Pour fonctionner un système hydrothermal requiert plusieurs composantes :

  1. un fluide, il s’agit ici de l’eau de mer;
  2. un moteur, l’énergie est fournie par la chambre magmatique contenant de la lave en fusion;
  3. une « tuyauterie » matérialisée par les failles et les fissures générées par l’écartement des plaques.
Figure 1 : fissure dans le basalte générées par l’écartement des plaques sur les dorsales

Figure 1 : fissure dans le basalte générées par l’écartement des plaques sur les dorsales

L’eau de mer s’infiltre dans les zones perméables crées par les failles, les fissures (Figure 1) et les roches fragmentées par l’écartement des plaques. Certaines fissures peuvent atteindre plusieurs mètres d’ouverture et des centaines de mètres ou kilomètres de longueur. La chambre magmatique contenant de la lave en fusion à 1200°C se situe à seulement quelques kilomètres de profondeur sous la dorsale. Ainsi, l’eau qui s’infiltre se réchauffe de plusieurs centaines de degrés par kilomètre (Figure 2).

Figure 2 : Schéma simplifié d’un système hydrothermal à l’axe d’une dorsale océanique

En raison de la pression et de la température l’eau de mer réchauffée réagit fortement avec les roches qu’elle traverse et se charge de nombreux éléments chimiques et en métaux dissous. Plus chaude, donc plus légère, elle remonte et jaillit sur le fond à des températures atteignant parfois 400°C.

Le refroidissement brutal par mélange avec l’eau de mer à 2°C fait cristalliser les éléments dissous pour former de sulfures métalliques (soufre associé à des métaux tel que le cuivre, le zinc, le fer). L’accumulation de ces minéraux construit les cheminées hydrothermales. Si l’activité dure longtemps l’accumulation des cheminées forme de petites collines de sulfure pouvant atteindre une centaine de mètres de haut et quelques centaines de mètres de diamètre. Les cheminées peuvent également contenir des métaux précieux tels que l’or et l’argent et quelques métaux rares. La composition des dépôts varie selon la compostions du fluide et la nature du substrat ayant réagit avec l’eau de mer (roches volcaniques basaltique ou siliceuses, sédiments, roches du manteau).

Figure 3 : Site hydrothermal TAG – Atlantique – 3600 m – T°: 360°C – pH : 3.5. campagne Exomar.

Figure 3 : Site hydrothermal TAG – Atlantique – 3600 m – T°: 360°C – pH : 3.5. campagne Exomar.