Le site de la deuxième plus grande éruption volcanique de l’histoire humaine, au large de Santorin en Grèce, recèle aujourd’hui de superbes poches d’eau opalescente qui ont été récemment découvertes à une profondeur de 250 mètres. Ces poches d’eau, reliées les unes aux autres, contiennent des concentrations élevées de dioxyde de carbone. Elles permettront peut-être un jour d’expliquer les phénomène liés à l’accumulation du carbone dans les profondeurs des océans et de mieux surveiller le volcan de Santorin qui reste potentiellement actif.
Les poches d’eau varient en taille de 1 à 5 mètres de diamètre. Les scientifiques européens qui les ont observées pensent qu’elles sont éphémères, apparaissant et disparaissant comme une mare d’eau de pluie dans le désert. Lors d’une mission dans la région en juillet 2012, ils ont utilisé des véhicules d’exploration sous-marine de dernière génération pour localiser et analyser ces Kallisti Limnes, « les plus beaux lacs » en grec ancien. La crise volcano-sismique de 2011 avait déjà conduit les chercheurs à lancer des investigations sur un site d’activité hydrothermale bien connu au sein de la caldeira de Santorin.

Au cours de la reconnaissance préliminaire d’une grande faille du plancher océanique, un véhicule sous-marin autonome (AUV) a identifié des couches d’eau avec des propriétés chimiques inhabituelles. Suite à cette reconnaissance, les chercheurs ont utilisé Thétis, un véhicule avec des hommes à son bord. L’équipage du submersible a utilisé des capteurs chimiques pour observer les poches d’eau opalescente situées dans les dépressions au pied de la paroi de la caldeira (voir la carte ci-dessous). Les chercheurs ont ensuite envoyé un petit véhicule télécommandé (ROV) afin d’échantillonner les fluides hydrothermaux à l’intérieur des poches d’eau.
Le plus souvent, de telles poches d’eau au sein de l’océan sont des concentrations de saumure où le sel dissous en provenance des formations géologiques sous le plancher océanique crée une densité supplémentaire qui sépare la poche d’eau salée de l’eau de mer environnante. Dans le cas de Santorin, la forte densité des poches d’eau n’est probablement pas provoquée par le sel, mais par le CO2.
Il y a de  fortes chances pour que ce CO2 soit généré par l’activité sismique dans la région, avec la subduction de la plaque africaine sous la plaque eurasienne. Au cours de la subduction, le CO2 peut être libéré lors du dégazage du magma, ou à partir de matières sédimentaires qui subissent des modifications en étant soumises à des pressions et des températures très élevées.
Les chercheurs ont observé que les poches d’eau de Santorin ont un pH très faible, ce qui les rend très acides, et donc dépourvues d’organismes de calcification. En revanche, ils pensent que des organismes riches en silice pourraient être la source de l’opale dans les fluides.
Jusqu’à la découverte de ces poches d’eau riches en CO2, on pensait que lorsque le CO2 est émis à l’intérieur de l’océan, il se disperse dans l’eau environnante. A l’inverse, dans cette partie de Santorin, les deux fluides restent séparés et celui qui a la plus forte densité en CO2 reste au fond, un peu comme dans un cocktail, et forme ces poches d’eau opalescente.
Les capteurs de température ont révélé que celle des Limnes Kallisti était de 5 ° C supérieure à celle des eaux environnantes. Cette chaleur est probablement le résultat de la circulation de fluides hydrothermaux dans la croûte et au-dessus d’une source de chaleur plus profonde, comme une chambre magmatique. Les fluides à l’intérieur des poches d’eau répondent également aux variations de pression, comme les marées, ce qui peut donner des informations sur la structure de perméabilité du sous-plancher océanique.

Les variations de température et les modifications chimiques de ces poches d’eau peuvent venir en complément d’autres techniques de surveillance de l’évolution de l’activité volcanique dans la région.
Adapté d’un article de la Woods Hole Oceanographic Institution.
http://www.whoi.edu/news-release/co2-pools

Voici une petite vidéo montrant ces poches d’eau de mer riches en CO2:

http://mex1.whoi.edu:8080/http2/WHOI_CMS/Media_Relations/114953_CO2Pools.webm

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The location of the second largest volcanic eruption in human history, off Greece’s Santorini, are the site of newly discovered opalescent pools forming at a depth of 250 metres. The interconnected series of pools contain high concentrations of carbon dioxide (CO2) and may hold answers to questions related to deep sea carbon storage as well as provide a means of monitoring the Santorini volcano for future eruptions.

The pools range in size from 1 to 5 metres in diameter, and the European scientists who observed them believe they are ephemeral, appearing and disappearing like a rain pool in the desert. Working in the region in July 2012, they used a series of sophisticated underwater exploration vehicles to locate and characterize the pools, which they call the Kallisti Limnes, from ancient Greek for “most beautiful lakes.” A prior volcanic crisis in 2011 had led the researchers to initiate their investigation at a site of known hydrothermal activity within the Santorini caldera.

During a preliminary reconnaissance of a large seafloor fault, an autonomous underwater vehicle (AUV) identified subsea layers of water with unusual chemical properties.

Following the AUV survey, the researchers then deployed Thetis, a human occupied vehicle. The submersible’s crew used robotic onboard chemical sensors to observe the pools which are located within depressions of the caldera wall (see map below). Finally, the researchers sent a smaller remotely operated vehicle (ROV), to sample the pools’ hydrothermal fluids.

Usually, such pools within the ocean are brine pools where dissolved salt released from geologic formations below the seafloor creates the extra density and separates the brine pool from the surrounding seawater. In the case of Santorini, the pools’ increased density isn’t driven by salt, but probably by CO2 itself.

This CO2 is probably generated by the seismic activity in the region, caused by the subduction of the African tectonic plate underneath the Eurasian plate. During subduction, CO2 can be released by magma degassing, or from sedimentary materials which undergo alteration while being subjected to enormous pressure and temperature.

The researchers determined that the pools have a very low pH, making them quite acidic, and therefore, devoid of calcifying organisms. But they believe silica-based organisms could be the source of the opal in the pool fluids.

Until the discovery of these CO2-dense pools, the assumption has been that when CO2 is released into the ocean, it disperses into the surrounding water. But in that part of Santorini, the two fluids actually remain separate with the denser CO2 water sinking to form the pool.

Temperature sensors revealed that the Kallisti Limnes were 5°C above that of surrounding waters. This heat is likely the result of hydrothermal fluid circulation within the crust and above a deeper heat source, such as a magma chamber. The pool fluids also respond to variations in pressure, such as tides, and this may inform of the permeability structure of the sub-seafloor.  Changes in the pools’ temperature and chemical signals may thus complement other monitoring techniques as useful indicators of increased or decreased volcanism.

Adapted from an article of the Woods Hole Oceanographic Institution.

http://www.whoi.edu/news-release/co2-pools

Here is a short video showing these CO2-rich pools:

http://mex1.whoi.edu:8080/http2/WHOI_CMS/Media_Relations/114953_CO2Pools.webm

Source:  WHOI.