Variabilité spatio-temporelle de la composition des fluides hydrothermaux (Observatoire Fond de Mer EMSO-Açores, Lucky Strike): Traçage de la circulation hydrothermale et quantification des flux chimiques

Résumé de la thèse :

 Cette thèse présente une étude de la composition chimique des fluides hydrothermaux de Lucky Strike (37°N, dorsale médio atlantique) qui s’appuie sur 3 campagnes d’échantillonnage réalisées au sein de l’observatoire fond de mer  EMSO–Açores. Nous proposons un nouveau modèle de circulation hydrothermale en nous basant sur les compositions chimiques (Si–Cl ; Fe/Mn) de 12 évents hydrothermaux dont Capelinhos, découvert en 2013, et en respectant les contraintes imposées par les données géophysique de l’observatoire. Ainsi, on a pu définir 5 groupes de site basé sur la chlorinité et sur leur positionnement par rapport au lac de lave. Il apparait que Capelinhos est rapidement extrait de la zone de réaction, probablement du fait de sa chlorinité, et par conséquent, les fluides « historiques », ayant  un temps de résidence dans la eon de remontée plus long, montrent une réequilibration à des pression et température moins élevée qu’à Capelinhos. L’étude des échantillons disponibles (2009–2015) a montré  2 échelles de temps. La première est à l’échelle du temps d’échantillonnage et met en évidence des phénomènes de subsurface et notamment la présence d’un fluide hydrothermal refroidi conductivement et stocké dans la porosité entourant et isolant le fluide de haute température. La deuxième échelle de temps est de l’ordre pluri-annuel, et montre une variabilité en terme de condition de P et T apparente via la méthode du Si–Cl mais aussi en terme d’altération avec des variations Ca/Na fluctuant au cours du temps. Les variations intersites du rapport Ca/Na ne sont pas dut à différents stade d’altération mais principalement à la séparation de phase, excepté pour les sites du sud–est du lac de lave. Les isotopes en Li et en Sr ont permis de mettre en évidence que le basalte du substratum est relativement frais avec des rapport W/R proche de 1 calculés pour le Li et pour tous les groupes. A partir du Sr, les groupe du sud–est et centraux (proche du lac de lave) montre un cycle géochimique un peu différent probablement due à l’influence de minéraux secondaires (albite, anhydrite). Le site de Lucky Strike offre l’opportunité d’étudier les terres rares en contexte de dorsale lente à l’échelle d’un site. Ainsi, nous avons montré l’effet de la séparation de phase sur les terres rares légères et lourdes ainsi que le lien entre le cycle géochimique du Sr et l’étendu de l’anomalie en Sr. L’étude des terres rares dissoutes dans le panache hydrothermal a mis en évidence la perte de terre rare au cours du mélange mais aussi des phénomènes de redissolution de particules. Étant donné la répartition des champs hydrothermaux dans les océans, ce phénomène pourrait avoir un impact sur le cycle océanique de Nd de manière similaire au phénomène appelé « boundary exchange ».