Milieux extrêmes océaniques

Milieuxextrêmesocéaniques
Yves Fouquet, Jean-Luc Charlou
Site hydrothermal TAG – OcéanAtlantique
Profondeur : 3600 m – Température:360°C– pH : 3,5
©Ifremer / Campagne Exomar
Questions scientifiques
Plusieurszonesdesgrandsfondsocéaniquespeuventêtreconsidéréescommedesmilieuxextrêmesterrestres.Milieuxextrêmesdupointdevuedesconditionsquiy
règnent,milieuxextrêmesdupointdevuedel'adaptationdelavie.Leszonesdesourceschaudessurlesdorsalesmédio-océaniquesetdesourcesfroidessurlesmarges
continentalessontdeslieuxspécifiquesdanslesquelsplusieursparamètressecombinentpourformerdesenvironnementsoriginauxdontlacompréhensionimpliquedes
étudesgéologiques,chimiques,biologiquesetmicrobiologiques.
Parmilescritèresquicaractérisentlesmilieuxextrêmesprofonds,onpeutciter:l'influencedelapressionetdelatempérature,l'absencedelumière,lavariabilitéde
compositiondesfluidesémisduplancherocéanique,l'influencedelatectoniqueetduvolcanismeprofond.
La pressiontrèsforte,variantde100à500bars,joueunrôleimportantsurlespropriétésphysiquesetchimiquesdel'eaudemer.Ellecontrôlelesréactionschimiques
auseindesrochesetdonnenaissanceàdesfluideshydrothermaux.Dessortiesdefluidessontconnuesdepuisdeszonessituéesàquelquescentainesdemètresjusqu'à
plus de 4000 m de profondeur.
Ledeuxièmeparamètreestlatempératuredesfluidesquipeutdépasser400°Csurlesvolcanssous-marins.Latempératuredesfluidesinfluencelesprocessus
géochimiquesetbiologiquesdansleszonesdesortiesdesfluides.
Dans ces environnements profonds, du fait de l'absencedelumière,lavienesedéveloppepasparphotosynthèse,maisparchimiosynthèse,lesélémentsnécessairesau
développementanimalbiologiqueetmicrobiologiquesontdesgaztelsqueH2, H2S, CH4et/oudesélémentsminérauxprésentsdanslesfluides.
L'actioncombinéedelapressionetdelatempérature,dansdesrochesdenaturevariée,donnenaissanceàdesfluidesdecompositionchimiquetrèsvariable(acidité,
teneurenmétaux,salinité,concentrationenoxygène…). Cesfluidesagissentsurl'environnementgéologique,contrôlentlanaturedesdépôtssulfurésetl'environnement
biologique et microbiologique.
Cesmilieuxextrêmessontdeszonessensiblespouvantsubirdeschangementsprofondsetrapidesdufaitdel'activitétectoniqueet/oumagmatique.Lesévénementset
épisodesvolcaniquesbrutauxentraînentdesmodificationsdecompositiondesfluides,desbouleversementsettransformationsdumondebiologiqueetmicrobiologique.
Lespériodesdestabilitésontàl'inversepropicesaudéveloppementbiologiqueetmicrobiologique.
Les questions scientifiques qui se posent sont nombreuses :
- Commentcesfluidessontgénérésdanslesprofondeursdelaterre?
- Quelle est l'importance de la tectonique pour le transfert des fluides ?
- Quelleestl'influencedelanaturedesrocheslessivéessurlacompositiondesfluides?
- Quelleestl'importancedeséchangesetdestransfertschimiquesgénérésparcesfluides?
- Commentlesbactériestirent-ellesleurénergiedescomposéschimiquescontenusdanslesfluides?
- Quelsmécanismesd'adaptationdéveloppentlesanimauxpours'installerdanscesmilieuxacides,richesenmétaux,surchauffésetappauvrisenoxygène?
- Jusqu'àquelleprofondeurdanslesrochespeut-onrencontreruneviebactérienne?
- Comment ces fluides transportent-ilslesmétauxpourlesconcentrersurleplancherocéanique?
- Lesmilieuxextrêmesmantelliques,pauvresenoxygène,reflètent-ilslesconditionsquirégnaientsurterreaumomentdel'apparitiondelavieilyaprèsde4milliards
d'années?
- Quepeuventapportercesmilieuxextrêmespourlacompréhensiondelaformationdesressourcesénergétiques,desressourcesminéralesetdelabiodiversitédes
grandsfondsocéaniques?
ActionsmenéesaucoursdelacampagneSerpentine
Lesobservationsgéologiques,lesmesuresetprélèvementseffectuésaucoursdelacampagnepermettrontdemieuxpréciserlesmilieuxextrêmeshydrothermauxrésultant
de l'interaction entre l'eau de mer et les roches du manteau terrestre.
L'explorationdusiteAshadze,sitehydrothermalleplusprofondactuellementconnudanslesocéans(4200m),permettradepréciserlerôledelapressionetl'influence
desrochesmantelliquessurlesprocessusgéologiquesetbiologiquesdecesmilieuxextrêmes.
Onessaieraégalementdecomprendrepourquoidesdépôtsminérauxassociésauxrochesdumanteausontparmilesplusrichesencuivre,zincoretcobalt,etde
comprendrepourquoilesfluidessontlesplusrichesenfer,enhydrogènesetsontchargésd'hydrocarbures.
Durantlacampagne,desprélèvementsdefluides,derochesetd'animauxpermettrontdeprécisercesquestions.Deséchantillonsdefluides,solides,biologiquesseront
prélevésàl'aidedesbrasmanipulateursduVictor 6000.Ladistributiondecertainsélémentsetlesfluxdematièreémisdanslacolonned'eauserontétudiésàpartir
d'échantillonsd'eauxprélevésparbathysonde/rosette.
Desrochesserontrécupéréespardragagesetdescarottagespermettrontd'étudierlacouchesuperficiellecomposéederochesserpentiniséesaltéréeset/oudesédiments.

Milieuxextrêmesocéaniques
Yves Fouquet, Jean-Luc Charlou
Site hydrothermal TAG – OcéanAtlantique
Profondeur : 3600 m – Température:360°C– pH : 3,5
©Ifremer / Campagne Exomar
Questions scientifiques
Plusieurszonesdesgrandsfondsocéaniquespeuventêtreconsidéréescommedesmilieuxextrêmesterrestres.Milieuxextrêmesdupointdevuedesconditionsquiy
règnent,milieuxextrêmesdupointdevuedel'adaptationdelavie.Leszonesdesourceschaudessurlesdorsalesmédio-océaniquesetdesourcesfroidessurlesmarges
continentalessontdeslieuxspécifiquesdanslesquelsplusieursparamètressecombinentpourformerdesenvironnementsoriginauxdontlacompréhensionimpliquedes
étudesgéologiques,chimiques,biologiquesetmicrobiologiques.
Parmilescritèresquicaractérisentlesmilieuxextrêmesprofonds,onpeutciter:l'influencedelapressionetdelatempérature,l'absencedelumière,lavariabilitéde
compositiondesfluidesémisduplancherocéanique,l'influencedelatectoniqueetduvolcanismeprofond.
La pressiontrèsforte,variantde100à500bars,joueunrôleimportantsurlespropriétésphysiquesetchimiquesdel'eaudemer.Ellecontrôlelesréactionschimiques
auseindesrochesetdonnenaissanceàdesfluideshydrothermaux.Dessortiesdefluidessontconnuesdepuisdeszonessituéesàquelquescentainesdemètresjusqu'à
plus de 4000 m de profondeur.
Ledeuxièmeparamètreestlatempératuredesfluidesquipeutdépasser400°Csurlesvolcanssous-marins.Latempératuredesfluidesinfluencelesprocessus
géochimiquesetbiologiquesdansleszonesdesortiesdesfluides.
Dans ces environnements profonds, du fait de l'absencedelumière,lavienesedéveloppepasparphotosynthèse,maisparchimiosynthèse,lesélémentsnécessairesau
développementanimalbiologiqueetmicrobiologiquesontdesgaztelsqueH2, H2S, CH4et/oudesélémentsminérauxprésentsdanslesfluides.
L'actioncombinéedelapressionetdelatempérature,dansdesrochesdenaturevariée,donnenaissanceàdesfluidesdecompositionchimiquetrèsvariable(acidité,
teneurenmétaux,salinité,concentrationenoxygène…). Cesfluidesagissentsurl'environnementgéologique,contrôlentlanaturedesdépôtssulfurésetl'environnement
biologique et microbiologique.
Cesmilieuxextrêmessontdeszonessensiblespouvantsubirdeschangementsprofondsetrapidesdufaitdel'activitétectoniqueet/oumagmatique.Lesévénementset
épisodesvolcaniquesbrutauxentraînentdesmodificationsdecompositiondesfluides,desbouleversementsettransformationsdumondebiologiqueetmicrobiologique.
Lespériodesdestabilitésontàl'inversepropicesaudéveloppementbiologiqueetmicrobiologique.
Les questions scientifiques qui se posent sont nombreuses :
- Commentcesfluidessontgénérésdanslesprofondeursdelaterre?
- Quelle est l'importance de la tectonique pour le transfert des fluides ?
- Quelleestl'influencedelanaturedesrocheslessivéessurlacompositiondesfluides?
- Quelleestl'importancedeséchangesetdestransfertschimiquesgénérésparcesfluides?
- Commentlesbactériestirent-ellesleurénergiedescomposéschimiquescontenusdanslesfluides?
- Quelsmécanismesd'adaptationdéveloppentlesanimauxpours'installerdanscesmilieuxacides,richesenmétaux,surchauffésetappauvrisenoxygène?
- Jusqu'àquelleprofondeurdanslesrochespeut-onrencontreruneviebactérienne?
- Comment ces fluides transportent-ilslesmétauxpourlesconcentrersurleplancherocéanique?
- Lesmilieuxextrêmesmantelliques,pauvresenoxygène,reflètent-ilslesconditionsquirégnaientsurterreaumomentdel'apparitiondelavieilyaprèsde4milliards
d'années?
- Quepeuventapportercesmilieuxextrêmespourlacompréhensiondelaformationdesressourcesénergétiques,desressourcesminéralesetdelabiodiversitédes
grandsfondsocéaniques?
ActionsmenéesaucoursdelacampagneSerpentine
Lesobservationsgéologiques,lesmesuresetprélèvementseffectuésaucoursdelacampagnepermettrontdemieuxpréciserlesmilieuxextrêmeshydrothermauxrésultant
de l'interaction entre l'eau de mer et les roches du manteau terrestre.
L'explorationdusiteAshadze,sitehydrothermalleplusprofondactuellementconnudanslesocéans(4200m),permettradepréciserlerôledelapressionetl'influence
desrochesmantelliquessurlesprocessusgéologiquesetbiologiquesdecesmilieuxextrêmes.
Onessaieraégalementdecomprendrepourquoidesdépôtsminérauxassociésauxrochesdumanteausontparmilesplusrichesencuivre,zincoretcobalt,etde
comprendrepourquoilesfluidessontlesplusrichesenfer,enhydrogènesetsontchargésd'hydrocarbures.
Durantlacampagne,desprélèvementsdefluides,derochesetd'animauxpermettrontdeprécisercesquestions.Deséchantillonsdefluides,solides,biologiquesseront
prélevésàl'aidedesbrasmanipulateursduVictor 6000.Ladistributiondecertainsélémentsetlesfluxdematièreémisdanslacolonned'eauserontétudiésàpartir
d'échantillonsd'eauxprélevésparbathysonde/rosette.
Desrochesserontrécupéréespardragagesetdescarottagespermettrontd'étudierlacouchesuperficiellecomposéederochesserpentiniséesaltéréeset/oudesédiments.