Fumerolles en Islande. © Bruce McAdam from Reykjavik, Iceland, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.0
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Les failles participent activement à l’évacuation de la chaleur interne de la Terre

ActualitéClassé sous :Terre , Géologie , tectonique des plaques

Une étude en Islande montre que le développement de cellules hydrothermales au sein de la croûte océanique serait intimement lié à l'activité des failles.

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[EN VIDÉO] Des sources hydrothermales océaniques entourées de vers géants  On voit dans cette vidéo des sources hydrothermales trouvées sur la dorsale est pacifique. Elles sont entourées de colonies des fameux vers géants appelés Riftia pachyptila. 

Depuis sa formation, la Terre évacue sa chaleur interne de façon continue. En d'autres termes, elle ne fait que se refroidir. Or, ce mécanisme de transfert de chaleur entre le noyau et la surface est l'un des processus fondamentaux qui rend la Terre « vivante » d'un point de vue géologique. Il est en effet à l'origine de la convection du manteau, qui est le principal moteur de la tectonique des plaques. Les mouvements des continents, mais également la croissance perpétuelle de la croûte océanique, ainsi que le volcanisme et la sismicité associés sont donc les témoins, en surface, de cette grande dissipation d'énergie.

La chaleur de la Terre est libérée au niveau des dorsales océaniques

À la surface du globe, la chaleur va être évacuée principalement au niveau des dorsales océaniques, où les processus magmatiques mènent à la formation de la nouvelle croûte océanique. Cet intense flux de chaleur va donner lieu à une forte activité hydrothermale, illustrée par la présence de grandes cheminées crachant un fluide chaud et chargé en minéraux.

Cheminée hydrothermale du champ hydrothermal de Jan Mayen. © Thibaut Barreyre (imaggeo.egu.eu)

Ces fluides sont à l'origine de l'eau de mer, qui s'est infiltrée dans la croûte océanique. En circulant au sein des roches, cette eau de mer va progressivement se réchauffer et se charger en minéraux divers, avant de remonter vers la surface au niveau des évents hydrothermaux. Si l'on suppose depuis longtemps que cette circulation hydrothermale est favorisée par la présence de failles actives, les fluides les utilisant comme des conduits à travers la croûte, cette interaction n'avait pas encore été clairement démontrée.

Pour étudier l'influence des failles actives sur la circulation hydrothermale, une équipe de chercheurs est partie enquêter sur l'un des seuls endroits au monde où une dorsale océanique affleure à l'air libre : l'Islande.

L’Islande : terrain de jeu pour comprendre les interactions entre les failles et l’hydrothermalisme

Les chercheurs ont ainsi monitoré le segment volcano-tectonique de Krýsuvík, où une importante activité hydrothermale peut être actuellement observée. En 2000, le lac Kleifarvatn, qui se situe dans cette région, avait été vidangé pendant 16 mois à la suite d'un séisme. L'eau s'était alors infiltrée dans la croûte basaltique fracturée, menant à une perte de 12 % du volume du lac. Un dense réseau de capteurs sismologiques a donc été déployé dans la zone, en 2005 puis en 2009, afin d'enregistrer l'ensemble de l'activité sismique. Des milliers de microséismes ont ainsi été détectés au niveau des régions hydrothermales.

Lac Kleifarvatn, dont une grande quantité de l'eau s'est infiltrée dans la croûte suite à un séisme en 2000. © Ouicoude, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Durant cet intervalle de temps, les chercheurs ont ainsi observé une migration des fluides au sein de la croûte supérieure. Alors que le séisme de 2000 avait initié une pénétration des fluides en profondeur, les données acquises entre 2005 et 2009 suggèrent que la région est désormais soumise à une remontée des fluides. La microsismicité a en effet évolué d'une zone profonde (5-6 kilomètres) à une zone très superficielle. Cette activité tectonique est associée à une migration d'un front de surpression causé par la remontée des fluides hydrothermaux. Ces données signeraient donc le développement, en l'espace de quelques années, de cellules hydrothermales. La remontée des fluides chauds serait donc contrôlée par le réseau de fractures présent dans la croûte.

La périodicité de l’activité hydrothermale en lien avec le cycle sismique

Pour les auteurs de l'étude publiée dans la revue Communications Earth and Environment, il y a donc un lien majeur entre l'activité hydrothermale et l'activité tectonique. Plus précisément, il semble que l'initiation de la cellule hydrothermale au sein de la croûte basaltique soit liée à un important événement sismique ayant ouvert tout un réseau de fractures permettant l'infiltration de l'eau en profondeur. Une fois réchauffés, les fluides vont remonter durant la période intersismique, favorisant le transfert de chaleur vers la surface. Le cycle sismique semble donc jouer un rôle très important dans la circulation hydrothermale et pourrait permettre d'expliquer la périodicité de l'activité hydrothermale observée dans de nombreux contextes tectoniques, en particulier au niveau des dorsales.

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