Les bouches hydrothermales au fond des océans se forment généralement le long des dorsales telles que la dorsale est-Pacifique et la dorsale médio-atlantique. Ce sont des lieux où deux plaques tectoniques s’écartent et où une nouvelle croûte se forme. Ces bouches hydrothermales apparaissent souvent sous forme de « fumeurs noirs ». Les zones qui les entourent sont riches d’un point de vue biologique et hébergent souvent des communautés complexes qui trouvent leur nourriture dans les éléments chimiques dissous dans les fluides émis par les bouches.
À l’aide d’un véhicule télécommandé équipé d’une caméra vidéo haute définition et d’instruments de mesure, une équipe scientifique internationale a pu observer des filons riches en cuivre dans les parois du cratère du volcan Brothers, dans l’Arc des Kermadec, à 1550 mètres de profondeur.
Les observations ont été effectuées au cours d’une mission de 21 jours par des scientifiques des États-Unis et de Nouvelle-Zélande sur ce volcan situé à environ 400 km au nord-est de White Island. La mission était financée par la National Science Foundation, en collaboration avec la Woods Hole Oceanographic Institution, la  Portland State University et GNS Science.
Le système hydrothermal du volcan Brothers est très actif. Il représente un domaine encore inexploré où se développe une vie microbienne extrêmophile dans des fluides à haute température, riches en acides et en métaux. Les scientifiques ont pu étudier comment un volcan sous-marin envoie dans l’océan de la chaleur, des éléments chimiques et des métaux, et comment ces derniers affectent la vie autour du volcan.
Sur l’Arc des Kermadec, des volcans comme le Brothers se forment là où deux plaques tectoniques, en l’occurrence la plaque Pacifique et la plaque australienne, entrent en collision. Des fractures à la surface du volcan permettent à l’eau de mer de s’enfoncer à l’intérieur de la croûte terrestre. L’eau est chauffée par la chambre magmatique et les réactions chimiques entre l’eau de mer et les roches donnent naissance à des sources chaudes qui laissent échapper des fluides riches en minéraux. Selon les scientifiques, ils peuvent fournir des indications importantes sur l’évolution des volcans, sur la formation des dépôts de minéraux, et sur la vie proprement dite. Une partie de la mission consistait à échantillonner les fluides à haute température qui sortent des bouches hydrothermales afin d’évaluer la quantité de métaux et des divers autres éléments chimiques.
Le système hydrothermal du volcan Brothers héberge des formes de vie abondantes. A ce jour, environ 50 espèces d’êtres vivants comme des crevettes, des crabes, des vers et diverses espèces de poissons ont été identifiés.
D’un point de vue chimique, le système hydrothermal du volcan Brothers comprend deux types de sources d’eau chaude très différents. L’un d’eux produit des fluides riches en métaux à une température atteignant 318°C tandis que l’autre émet des fluides riches en gaz et pauvres en métaux qui sont extrêmement acides. Les scientifiques ont pu voir des dizaines de fumeurs noirs jusqu’à 20 mètres de hauteur, perchés sur les parois abruptes du cratère. Les fluides riches en métaux contiennent beaucoup de fer, de cuivre, de zinc et d’or qui se déposent sur le plancher océanique en formant les hautes structures en forme de cheminées.
Les connaissances recueillies par les scientifiques sur les métaux présents dans le volcan et la manière dont ils sont répartis permettront de mieux comprendre la formation de grands gisements de minerais. Des missions scientifiques comme celle-ci fournissent des indications précieuses à une époque où la demande mondiale en faveur de technologies vertes s’accélère et où l’on se tourne vers l’océan pour trouver de nouvelles ressources en métaux rares.
Source: New Zealand Herald.

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Hydrothermal vents in the deep ocean typically form along the mid-ocean ridges, such as the East Pacific Rise and the Mid-Atlantic Ridge. These are locations where two tectonic plates are diverging and new crust is being formed. Hydrothermal vents may form features called black smokers. The areas around submarine hydrothermal vents are biologically quite productive, often hosting complex communities fuelled by the chemicals dissolved in the vent fluids.

Using a remotely operated vehicle equipped with a high-definition video camera and an array of scientific measuring equipment, an international scientific team observed copper-rich veins in the inner crater walls of Brothers volcano in the Kermadec Arc, at a depth of 1550 metres.

The observations were made during a 21-day US-New Zealand mission at the volcano which lies about 400, km northeast of White Island. The voyage was a US National Science Foundation-funded project involving Woods Hole Oceanographic Institution and Portland State University, in collaboration with GNS Science

The Brothers volcano hydrothermal system is very active.. It represents an unexplored frontier for new extremophilic microbial life that thrives in acid and metal-rich, high-temperature fluids. The scientists investigated how an undersea volcano releases heat, chemicals, and metals into the ocean and how they affect the life around it.

Volcanoes like Brothers form where two of the Earth’s tectonic plates, in this case the Pacific Plate and the Australian Plate, are colliding. Cracks at the surface of the volcano allow seawater to circulate deep into the Earth’s crust. The water is heated up by the underlying magma chamber and chemical reactions between the seawater and rocks result in hot springs that vent mineral-rich fluids from the seafloor. According to the scientists, the fluids can hold important clues about the formation and evolution of volcanoes and how significant mineral deposits can be formed, and about life itself. Part of the mission was to sample the hot fluids coming out of hydrothermal vents to see how much metal and various other chemicals are contained within them.

The Brothers volcano hydrothermal system harbours a vast array of life. So far, around 50 species of animals, including shrimp, crabs, worms, and various species of fish have been identified.

From a chemical point of view, the Brothers volcano hydrothermal system features two very different types of hot springs. One expels metal-rich fluids up to 318°C and the other gas-rich, metal-poor fluids that are extremely acidic. The scientists could see dozens of black smokers up to 20 metres tall, perched on the steep walls of volcano’s crater. The fluid coming out of the metal-rich fluid is rich in iron, copper, zinc, and gold that precipitate on the seafloor, forming the tall chimney structures.

The knowledge the scientists gleaned about what metals were being transported within the volcano and how they are distributed provide insights into the formation of large mineral deposits. Investigations such as this provide valuable insights as world demand for green technologies gathers pace and explorers look to the ocean for new supplies of critical metals.

The voyage was a US National Science Foundation-funded project involving Woods Hole Oceanographic Institution and Portland State University, in collaboration with GNS Science

Source : New Zealand Herald.

Vue de l’arc des Kermadec avec le volcan Brothers.

Fumeurs noirs sur le site du volcan Brothers (Source : GNS Science)