DORSALES OCÉANIQUES
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Circulation hydrothermale
La circulation hydrothermale au centre des dorsales transporte environ 30 p. 100 du flux de chaleur d'origine interne vers la surface du globe. Elle est à la base de flux importants d'éléments entre la croûte et l'océan. Pendant longtemps, l'écart entre le flux de chaleur par conduction mesuré dans les océans et les modèles théoriques de la structure thermique de la lithosphère océanique supposait qu'une quantité importante de chaleur devait être évacuée, donc non mesurée, par une circulation hydrothermale. Il a fallu attendre 1977 pour que les premières observations de sorties d'eau anormalement chaude (anomalies de quelques degrés à dizaines de degrés) soient faites par Jack Corliss et ses collaborateurs à l'axe de la dorsale de Colon, à l'est de l'archipel des Galapagos. En 1979, dans la zone Rita, sur la dorsale du Pacifique est, à 21 degrés de latitude nord, le submersible américain Alvin permettait de découvrir des évents, ou griffons, hydrothermaux avec des températures de décharge atteignant 350 0C. Ce sont les fumeurs noirs, formes les plus spectaculaires de l'activité hydrothermale, qui crachent, à une vitesse de 1 à 2 mètres par seconde dans l'eau abyssale à 2-3 0C, un fluide chargé de sulfures de fer, de cuivre et de zinc qui se déposent, au contact de l'eau, pour former cheminées et monticules de sulfures atteignant plusieurs dizaines de mètres de hauteur. La précipitation des sulfures de fer est due au mélange de fluide hydrothermal avec l'eau abyssale. D'autres sorties, les fumeurs blancs, ont des températures moins élevées. Enfin, de vastes champs hydrothermaux ne sont détectables visuellement que par une prolifération d'organismes vivants et par une eau moirée, à 10-20 0C, sans trace de dépôts solides, ces derniers se faisant sous la surface.
Circulation des fluides et activité hydrothermale
Circulation des fluides et activité hydrothermale dans la croûte supérieure du globe. Ce schéma montre les flux d'eau liés à différents processus : en a, le flux hydrologique avec 37 400 km3/an ; en d, l'expulsion de l'eau par compaction des sédiments avec 3 km3/an (d'après L.M.III...
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Toutes les caractéristiques de ces dépôts hydrothermaux océaniques sont semblables aux dépôts de sulfures massifs rencontrés dans les ophiolites de Chypre ou d'Oman. Le stockwerk (conduit d'altération) qui a servi de conduit d'alimentation pour les fluides des ophiolites à une profondeur de 1 à 2 kilomètres sous les dépôts doit avoir son équivalent sous les dorsales. L'échange des observations et des idées concernant les deux systèmes actifs (dorsale du Pacifique est et dorsale médio-atlantique...) et ceux qui sont fossiles (Chypre, Oman) s'avère extrêmement fructueux.
Il existe de nombreux problèmes non résolus concernant l'activité hydrothermale des dorsales. On sait que cette activité persiste jusqu'à des âges de 60 à 80 millions d'années, car on observe des anomalies de flux de chaleur par rapport aux modèles théoriques jusqu'à ces âges, mais on ne sait pas si la circulation se fait dans la croûte ou dans les sédiments, et sous quelle forme. Dans la zone axiale, on ignore tout des zones de recharge, faute de marqueurs, à l'inverse des zones de décharge, qui sont soit de véritables oasis de vie, soit des régions recouvertes par des dépôts. On ne connaît pas bien non plus la perméabilité de la croûte jeune (de l'ordre de 10-14m2), qui gouverne la profondeur de pénétration des fluides. Les résultats sismiques et de diagraphie des forages dans la croûte montrent qu'il y a une chute de porosité très importante sous les laves. Il est donc peu probable que l'activité hydrothermale soit aussi intense dans le complexe filonien. C'est en tout cas la convection de l'eau de mer dans la croûte jeune qui explique la petite taille des chambres magmatiques révélées par sismique. Il convient aussi de mieux préciser la durée de vie des systèmes hydrothermaux, qui doivent être éphémères si la quantité de chaleur transportée par ces systèmes est grande. On ne dispose que d'une seule mesure de flux de chaleur (3 mégawatts), dans le cas d'un système peu énergétique. Les systèmes hydrothermaux observés dans les océans ont révélé une variabilité inattendue puisque l'eau de mer et la croûte océanique ont une composition chimique relativement uniforme. Des écarts de salinité de 0,7 à 1,4 fois la salinité de l'eau de mer et des écarts d'un facteur dix du rapport Fe/S illustrent cette variabilité. Il est certain qu'il y a une interaction entre les écosystèmes autotrophes chimiosynthétiques et les caractéristiques chimiques des fluides, mais celle-ci n'est pas encore quantifiée.
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Écrit par :
- Jean FRANCHETEAU : ingénieur civil des Mines, professeur des Universités en géophysique, université de Brest
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Pour citer l’article
Jean FRANCHETEAU, « DORSALES OCÉANIQUES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 juin 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/dorsales-oceaniques/