Les fumeurs noirs du Pacifique Nord-Ouest // The black smokers of the Pacific Northwest

Des cheminées hydrothermales – également appelées «fumeurs noirs» – se dressent  souvent au fond des océans à proximité de zones volcaniques actives. Ces structures spectaculaires hébergent fréquemment une vie sous-marine luxuriante qui se nourrit des substances chimiques dissoutes dans les fluides qui s’échappent de ces bouches. Les bactéries et les archées chimiosynthétiques forment la base de la chaîne alimentaire et nourrissent divers organismes, notamment des vers tubicoles géants, des palourdes et des crevettes.
Des chercheurs du Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) ont découvert plus de 500 cheminées hydrothermales atteignant jusqu’à 25 mètres de hauteur sur le plancher océanique au large des côtes du Pacifique Nord-Ouest, dans une zone connue sous le nom de segment Endeavour, sur la dorsale Juan de Fuca.
Les études sur les bouches hydrothermales dans cette région ont commencé dans les années 1980, mais à l’époque seulement 47 cheminées avaient été identifiées dans cinq grands champs hydrothermaux. Les cheminées se trouvent dans une zone d’environ 14 km de long et 2 km de large. Elles se sont formées autour de bouches hydrothermales qui émettent des fluides chauffés jusqu’à 400°C. Les minéraux précipitent et se déposent autour de la bouche lorsque le liquide chaud rencontre l’eau de mer froide. Les structures qui se sont formées dans ce sectiur sont parmi les plus hautes observées le long des dorsales médio-océaniques.
Récemment, le véhicule sous-marin autonome du MBARI – D. Allan B. – a cartographié la zone avec une résolution de 1,25 m, de sorte que les géologues ont pu y observer des centaines de cheminées. 572 nouvelles bouches hydrothermales ont été découvertes ; beaucoup se trouvent à proximité de sites déjà observés pendant des décennies.
La carte du MBARI montre de nombreuses cheminées très spectaculaires et vraisemblablement actives pouvant atteindre 27 mètres de hauteur, mais la plupart des cheminées sont plus petites, avec moins de 8 mètres de hauteur. Les chercheurs pensent que beaucoup sont inactives ou n’émettent plus de liquides parce qu’elles ont été obstruées par des dépôts de minéraux. Alors que certaines ont cessé de croître, d’autres sont restées en place pendant des siècles. Les fluides des cheminées obstruées arrivent néanmoins à s’échapper à travers différentes fissures pour former de nouvelles cheminées.
Les chercheurs ont comparé les cheminées du segment Endeavour avec celles d’Alarcon Rise près du Golfe de Californie et ont découvert qu’Endeavour avait peut-être plus de cheminées, mais une proportion plus faible de cheminées actives. Endeavour a probablement plus de structures inertes qu’Alarcon Rise, car ce dernier se trouve dans une région plus active d’un point de vue volcanique, de sorte que les cheminées plus anciennes et inactives ont été recouvertes par les coulées de lave au fil du temps.
Selon le dernière étude, il se peut que le cycle hydrothermal d’Edeavour touche à sa fin et soit remplacée par une phase magmatique susceptible de durer des dizaines de milliers d’années. Lorsque cela se produira, de nombreuses cheminées nouvellement cartographiées disparaîtront probablement, comme cela est arrivé aux anciennes cheminées d’Alarcon.
Source: MBARI, The Watchers.

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Hydrothermal vents – also called “black smokers” – are commonly found at the bottom of the oceans near volcanically active places. They often host complex communities fuelled by the chemicals dissolved in the vent fluids. Chemosynthetic bacteria and archaea form the base of the food chain, supporting diverse organisms, including giant tube worms, clams and shrimps.

Researchers from the Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) have discovered more than 500 hydrothermal chimneys reaching up to 25 metres tall on the seafloor off the coast of the Pacific Northwest, in an area known as the Endeavour Segment of the Juan de Fuca Ridge.

Research on the Endeavour vents started in the 1980s, but only 47 chimneys had been previously identified in five major vent fields. The chimneys are located in a zone about 14 km long and 2 km wide. They formed around hydrothermal vents that emit heated fluids as hot as 400 °C. Minerals precipitate and settle around the vent as hot liquid meets cold seawater, gathering to form towers.that are among the tallest in mid-ocean ridges.

Recently, MBARI’s autonomous underwater vehicle, D. Allan B., mapped the area at a resolution of 1.25 m, so that geologists were finally able to see hundreds of chimneys in this area. 572 new chimneys were discovered, many of which were close to vent sites that had been observed for decades.

MBARI’s map shows many gigantic and presumably active chimneys as high as 27 metres, but most of the chimneys were smaller,less than 8 metres high. Researchers believe many are also inactive or no longer belching fluids because they have been clogged by mineral deposits. While some have stopped growing, others remain standing for hundreds of years. Fluids from the clogged chimneys also find their way upward through different fissures to form new chimneys.

The researchers compared the chimneys at Endeavour with those at the Alarcon Rise near the Gulf of California and found that the Endeavour Segment had may more chimneys, but a lower proportion of active ones. Endeavour likely has more inert structures than Alarcon Rise as the latter sits in a more volcanically-active region, so that its older and inactive chimneys have been buried by lava flows over time.

According to the study, Endeavour’s hydrothermal period may be winding down and will be replaced by a magmatic phase which can last tens of thousands of years. When that occurs, many of the newly-mapped chimneys may vanish, just like what happened to the older chimneys at Alarcon rise.

Source: MBARI, The Watchers.

Source : MBARI

Les bouches hydrothermales de Basiluzzo (Iles Eoliennes / Sicile) // The hydrothermal vents of Basiluzzo (Aeolian Islands / Sicily)

Panarea est l’une des Iles Eoliennes, au nord de la Sicile. Les navires et aliscaphes y font étape avant d’atteindre Stromboli, la plus septentrionale. A quelques encablures de Panarea, un petit archipel volcanique émerge des flots de la Mer Tyrrhénienne ; c’est Basiluzzo. Il s’étend sur la surface de 300 mètres carrés, ce qui représente la plus grande île inhabitée des Eoliennes. L’origine volcanique du lieu est évidente lorsque l’on observe les stratifications de lave qui atteignent 170 mètres au-dessus du niveau de la mer. L’île est principalement constituée de rhyolite dont la couleur claire contraste avec la couleur noire de l’obsidienne et la couleur blanche de la pierre ponce.

La formation de Basiluzzo remonte à 50 000 ans; elle est donc beaucoup plus récente que Panarea, apparue il y a entre 150 000 et 300 000 ans. La partie réellement émergée de Basiluzzo est le reste d’un neck volcanique. L’île a probablement été fréquentée depuis l’ère néolithique. On y a également trouvé les restes d’un sol en mosaïque d’une villa probablement construite par un propriétaire romain tombé amoureux du lieu. Au cours des derniers siècles, Basiluzzo a connu des activités agricoles et de pâturage. Enfin, en 1991, dans le but de préserver l’écosystème, une réserve naturelle intégrale, comprenant tous les autres îlots, a été établie.

Les scientifiques s’intéressent aux fonds marins entre Panarea et Basiluzzo parce qu’ils sont parsemés de plus de 200 cheminées volcaniques. C’est un véritable site hydrothermal qui a été découvert par une équipe composée, entre autres, de chercheurs du CNR, de l’ISPRA et de l’INGV en collaboration avec la Marine et les universités de Messine et Gênes. L’étude qui a été publiée dans Plos One contient également d’importantes informations sur les caractéristiques minérales, géochimiques et biologiques des systèmes hydrothermaux peu profonds en Méditerranée.
Le site entre Panarea et Basiluzzo, baptisé « Terre Fumante » par les scientifiques, est constitué de dizaines de structures de forme conique, constituées principalement d’oxydes de fer ; elles ont des hauteurs variant de 1 à 4 mètres et une base d’un diamètre moyen d’environ 3,80 mètres. Certaines de ces bouches émettent des fluides acides, riches en gaz, principalement en dioxyde de carbone. Selon les chercheurs, une structure aussi vaste et complexe n’a jamais été observée dans toute la Méditerranée et il n’en existe que quelques exemples dans certaines zones océaniques.
La découverte est la suite d’un travail de recherche de John Borthwick, océanographe à l’Ismar-CNR, récemment décédé, qui avait cherché à comprendre la nature d’une activité spectaculaire qui avait commencé à se manifester parmi les îlots à proximité de Panarea en novembre 2002. Depuis cette époque, de nombreuses campagnes océanographiques ont été menées par les navires Astrea de l’ISPRA et Urania du CNR et de Marine nationale, pour étudier la zone concernée et identifier d’autres zones de dégazage. En 2015, au cours d’une de ces campagnes, un robot télécommandé, équipé d’une caméra vidéo, d’un appareil photo et d’un bras mécanique, a identifié au fond de la mer, au sud de Basiluzzo, plusieurs cheminées fortement colonisées par les algues et les organismes benthiques. Certaines d’entre elles émettaient de toute évidence des fluides hydrothermaux et des bulles de gaz. (voir la vidéo ci-dessous)
Les premières données recueillies ont permis aux chercheurs italiens de supposer que cette zone de cheminées hydrothermales et ses voisines sont dues à une remontée de gaz profonds qui déclenche une circulation d’eau de mer dans le substrat et favorise leur ascension le long de voies préférentielles, en l’occurrence les plans de failles, et leur évacuation par les cheminées volcaniques et les zones adjacentes.

Il est pas exclu que ces zones de fonds marins affectés par une forte activité de dégazage connaissent de nouvelles émissions de gaz ou une situation semblable à celle de 2002, d’où la nécessité de nouvelles études pour comprendre non seulement la genèse du phénomène, mais aussi l’évolution de ces structures sous-marines.

Vous trouverez la vidéo à cette adresse : https://youtu.be/TkMosdEAA8Y

Source : Presse italienne.

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Panarea is one of the Aeolian Islands, north of Sicily. Ships and aliscaphs make a stop there before reaching Stromboli, the northernmost island. A short distance from Panarea, a small volcanic archipelago emerges from the waves of the Tyrrhenian Sea; it’s Basiluzzo. It extends over the area of ​​300 square metres, which is the largest uninhabited island of Aeolian. The volcanic origin of the site is evident when one observes the lava stratifications that reach 170 metres above sea level. The island consists mainly of light-colored rhyolite that contrasts with the black colour of obsidian and the white colour of pumice.
The formation of Basiluzzo goes back 50,000 years ago; thus, it is much more recent than Panarea which appeared between 150,000 and 300,000 years ago. The really emerged part of Basiluzzo is the rest of a volcanic neck. The island has probably been frequented since the Neolithic era. One also found the remains of the mosaic floor of a villa probably built by a Roman owner who fell in love with the place. In recent centuries, Basiluzzo experienced agricultural and pasture activities. Finally, in 1991, in order to preserve the ecosystem, an integral nature reserve, including all the other islets, was established.
Scientists are interested in the seabed between Panarea and Basiluzzo because it is dotted with more than 200 volcanic chimneys. It is a real hydrothermal site that was discovered by a team composed, among others, of researchers from CNR, ISPRA and INGV in collaboration with the Navy and the universities of Messina and Genoa. The study, published in Plos One, also provides important information on the mineral, geochemical and biological characteristics of shallow hydrothermal systems in the Mediterranean.
The site between Panarea and Basiluzzo, called « Smoking Land » by scientists, consists of dozens of structures of conical shape, consisting mainly of iron oxides; they have heights ranging from 1 to 4 metres and a base with an average diameter of about 3.80 metres. Some of these vents emit acidic fluids, rich in gas, mainly carbon dioxide. According to the researchers, such a large and complex structure has never been observed throughout the Mediterranean and there are only a few examples in some ocean areas.
The discovery is the result of research by the late John Borthwick, an oceanographer at ISMAR-CNR, who had sought to understand the nature of a spectacular activity that had been observed among the islets near Panarea in November 2002. Since that time, many oceanographic surveys have been conducted by ISPRA’s Astrea and CNR’s Urania and the Navy, to study the area and identify other degassing zones. In 2015, during one of these campaigns, a remotely controlled robot, equipped with a video camera, a camera and a mechanical arm, identified at the bottom of the sea, south of Basiluzzo, several chimneys heavily colonized by algae and benthic organisms. Some of them were obviously emitting hydrothermal fluids and gas bubbles. (see the video below)
The first data collected allowed Italian researchers to assume that this area of ​​hydrothermal vents and its neighbours were due to the ascent of deep hydrothermal gases that trigger a circulation of seawater in the substrate and promotes their rise along preferential routes and their evacuation through volcanic chimneys and adjacent areas.
It is not excluded that these seabed areas affected by a strong degassing activity might experience new gas emissions or a situation similar to that of 2002, hence the need for further studies to understand not only the genesis of the phenomenon, but also the evolution of these underwater structures.

The video can be found at this address: https://youtu.be/TkMosdEAA8Y

Source: Italian newspapers.

Vue de Basiluzzo depuis Panarea (Photo: C. Grandpey)

Vue d’une cheminée hydrothermale (Image extraite de la vidéo)