Fumeurs noirs


Fumeurs noirs

Mont hydrothermal

Une cheminée hydrothermale

Les monts hydrothermaux ou cheminées hydrothermales, ou sources hydrothermales ou fumeurs, sont des évents hydrothermaux situés à proximité des dorsales océaniques. Ils sont une conséquence des mouvements des plaques tectoniques. Ils évacuent une partie de la chaleur interne de la Terre. C’est en 1979 que les fumeurs noirs et la vie luxuriante qui leur est associée ont été découverts par le submersible américain Alvin. Cet écosystème est basé sur une production primaire assurée par des bactéries chimiosynthétiques qui vivent libres ou en symbiose avec les organismes.

Sommaire

Formation des systèmes hydrothermaux

Les mouvements des plaques tectoniques provoquent des phénomènes d’extension et d’accrétion au niveau des dorsales océaniques, générant 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 au contact des roches environnantes, par solubilisation (les températures et la pression très élevées augmentent le pouvoir solvant de l’eau). Ensuite, lors de l’émission, au contact de la mer froide, les minéraux du fluide précipitent et forment ainsi des édifices minéraux comparables à des cheminées.

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

Les structures évoluent au cours du temps et les fumeurs sont éphémères : ils peuvent durer de 10 à 100 ans. Elles peuvent en effet s’écrouler, ou 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.

Différentes structures hydrothermales

  • 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.
  • Un fumeur blanc se forme lorsque le fluide hydrothermal est dilué par l’eau de mer avant son émission. Il émet de l'eau contenant du baryum et du sulfate de calcium à des températures de 150 à 270 °C.
  • Un fumeur transparent présente 20 % de salinité mais ne contient pas de particules.
  • L’émission des fluides peut aussi ne pas construire d’édifice.

Les fumeurs, et en particulier les fumeurs noirs, représentent de véritables oasis de vies au fond des océans. Des organismes se sont adaptés pour exploiter la chaleur et le soufre émis par ces sources hydrothermales.

Ecosystème des sources hydrothermales

Groupe de Riftia pachyptila

Avant 1977, les fonds sous-marins étaient considérés comme désertiques car dénués de production primaire photosynthétique. 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 était impossible sans lumière.

Au niveau des sources hydrothermales, la production primaire est assurée par chimiosynthèse grâce à des micro-organismes. Au lieu d’utiliser l’énergie solaire par photosynthèse comme le font les végétaux, des bactéries exploitent l’énergie géothermale qui émerge des sources par chimiosynthèse. Elles utilisent l’énergie chimique fournie par le fluide et forment ainsi le premier maillon de la chaîne alimentaire. Les consommateurs primaires se nourrissent de la production primaire. On trouve aussi des associations symbiotiques dans lesquels le symbiote apporte l’énergie à l’hôte.

La vie est localisée autour des points d’émission des fluides hydrothermaux qui se mélangent à l’eau de mer. Il existe un gradient de température au fur et à mesure que l’on s’éloigne du point d’émission des fluides, et l’on peut trouver des communautés animales de pôle chaud et des communautés animales de pôles tièdes. Des micro-organismes (bactéries et Archaea) peuvent se multiplier au plus près de la cheminée à des températures très élevées et sont qualifiés d’extrémophiles.

Des micro-organismes hyperthermophiles vivent sous forme libre dans le fluide hydrothermal. C’est le cas des Thermococcales comme les genres Pyrococcus et Thermococcus et des Archaeoglobales.

Des bactéries plus mésophiles se développent sur les roches environnantes formant des tapis comme Beggiatoa et Thiothrix.

Des micro-organismes se développent en ecto- ou endo-symbiose avec la faune abyssale colonisant les environs des cheminées.

Divers organismes vivent à proximité des fumeurs, dans de l'eau entre 4 et 50°C.
Au pôle chaud (20-50°C), le plus proche des cheminées, on peut trouver des annélides polychètes des genres Alvinella et Paralvinella, ainsi que des crabes (par exemple du genre Cyanagraea).
Plus loin, le pôle tiède (10-20°C) est occupé par des vestimentifères (Riftia pachyptila, Lamellibrachia barhami), des crabes, des poissons...
Enfin, au pôle froid vivent (entre autres) des bivalves : Bathymodiolus (moules des profondeurs), Calyptogena. On peut aussi y trouver la galathée yéti, espèce récemment découverte...

Des organismes surprenants comme le ver Riftia pachyptila, l’annélide Alvinella pompejana, la crevette Rimicaris exoculata sont utilisés comme modèles et très étudiés par différents laboratoires.

Exploitation économique

Certaines entreprises ou certains pays s'intéressent à la possibilité de commercialement exploiter les sources chaudes comme source de calories ou 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 »[1]), l'une des premières entreprises constituées pour exploiter les richesses minérales des grands fonds et en particulier les (SMS ou seafloor massive sulphide), qui voudrait commencer à remonter des concrétions issues des cheminées hydrothermiques à partir de 2010. Selon elle, 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) sont un 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 [2].

Galerie

Notes et références

  1. Communiqué 2008 du groupe Neptune Minerals sur l'obtention de licence d'exploitation minière offshore 2008 07 22 (consulté 2008 12 05)
  2. Émission d'Arte, Arte : 2008 12 05

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