Comment les sources chaudes au fond du lac Yellowstone se comparent-elles aux évents hydrothermaux des fonds marins profonds ?

Aug 05, 2023

Les évents hydrothermaux au fond de l'océan, comme les fameux "fumeurs noirs", et ceux au fond du lac Yellowstone présentent certaines similitudes générales, mais ils se caractérisent également par différents types de chimie des fluides et de gisements minéraux.

Yellowstone Caldera Chronicles est une chronique hebdomadaire rédigée par des scientifiques et des collaborateurs de l'Observatoire du volcan Yellowstone. La contribution de cette semaine est de Pat Shanks, chercheur géologue émérite de l'US Geological Survey.

La découverte de systèmes hydrothermaux au fond de l'océan à la fin des années 1970 est considérée comme l'une des plus grandes découvertes scientifiques du XXe siècle et a des implications sur le flux de produits chimiques et de chaleur dans les océans, la formation de certains gisements minéraux et l'origine de vie. Au cours des 50 dernières années, des bouches hydrothermales profondes ont été découvertes le long des limites des plaques dans tous les océans du monde.

Des évents hydrothermaux se produisent également sur le fond du lac Yellowstone, et les systèmes hydrothermaux du lac ont fait l'objet de nombreuses recherches récentes. Les études de l'USGS sur les sources chaudes au fond de Yellowstone à partir de 1999 ont utilisé la cartographie sonar multifaisceaux et les profils de réflexion sismique du fond du lac couplés à des observations directes à l'aide de véhicules submersibles télécommandés (ROV). Ces études ont découvert des centaines de cratères d'évent liés à des évents hydrothermaux précédemment actifs et des dizaines de sources chaudes actuellement actives. Plus récemment, le projet multidisciplinaire "Hydrothermal Dynamics of Yellowstone Lake", qui a été financé par la National Science Foundation, la Global Foundation for Ocean Exploration, le National Park Service et l'US Geological Survey, a fourni des informations supplémentaires sur la géologie, la géochimie, et géophysique des systèmes de ventilation.

Plusieurs types de sources chaudes ont été échantillonnés par ROV sur le fond du lac Yellowstone. La zone de ventilation la plus profonde et l'une des plus actives au fond du lac, appelée champ de ventilation Deep Hole et située à l'est de l'île Stevenson, avait des températures allant jusqu'à 174 ° C (345 ° F) et est entraînée par une vapeur dominée (H2O -CO2-H2S) qui se trouve à environ 15 m (49 pi) sous le fond du lac. En revanche, il existe des sources chaudes au fond du lac qui ont une teneur en chlorure plus élevée dans Mary Bay, Elliott's Crater et West Thumb.

Alors, dans quelle mesure les systèmes de ventilation hydrothermale du lac Yellowstone sont-ils similaires aux célèbres systèmes de ventilation hydrothermale en haute mer « fumeur noir » ? Il y a plusieurs points communs. Les deux systèmes sont chauffés par des corps magmatiques en profondeur, l'eau chaude montant avec flottabilité et transportant des produits chimiques dissous par des réactions avec des roches chaudes et des gaz captés par le magma. Dans les deux types de systèmes, à mesure que les fluides circulant profondément et chauffés montent vers le fond marin ou le fond du lac, ces fluides continuent de réagir avec les roches ou les sédiments environnants et se refroidissent. Lorsque la pression diminue, ils peuvent se séparer en deux phases : un fluide gazeux dominé par la vapeur et un fluide plus dense ayant les propriétés d'un liquide. Le mélange de fluides plus froids qui circulent à travers les roches du fond du lac ou de l'océan peut se produire à n'importe quelle profondeur, mais est plus courant dans le sous-sol peu profond ou dans les évents hydrothermaux eux-mêmes. Les fluides hydrothermaux du fond marin ou du fond du lac forment des panaches flottants lorsqu'ils se déversent dans la colonne d'eau.

Mais les systèmes hydrothermaux du lac Yellowstone et du fond marin présentent également des différences importantes, notamment :

En résumé, bien qu'elles partagent des similitudes générales, les sources chaudes au fond du lac Yellowstone et au fond de la mer présentent des différences dans les conditions physiques (profondeur, pression, température) et géochimiques (eau douce contre eau de mer ; roche basaltique riche en fer et en soufre contre silice -riches en rhyolites) qui se traduisent par des flux chimiques et des dépôts très différents.

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