L’EAU DE MER : BIEN PLUS QUE DE L’EAU SALÉE
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Le volcanisme et l’hydrothermalisme
Les bassins océaniques sont parcourus par des chaînes de montagnes sous-marines
hautes de 2 à 3 km qui sont le siège d’un volcanisme intense (lequel est une des manifestations de la tectonique des plaques). Parmi les gaz émis lors des éruptions, on trouve le chlore
(Cl2) qui est à long terme la principale source d’ions chlorures (CP) de l’océan. Si les rivières
apportent des ions Cl, ces derniers proviennent essentiellement des embruns marins transportés par le vent et de l’érosion des roches salines d’origine marine, ce qui n’enrichit donc
pas l’eau de mer en Cl par rapport à Na.
Le volcanisme sous-marin est à l’origine d’une autre source d’éléments pour l’océan :
les fluides hydrothermaux. Ces fluides proviennent de l’eau de mer qui s’infiltre et circule
dans la croûte océanique. A l’approche des zones volcaniques, elle s’échauffe, réagit avec les
roches environnantes pour former les fluides hydrothermaux. Ces fluides ressortent à des
températures allant jusqu’à 350 °C par des cheminées appelées « fumeurs noirs », car les
panaches qu’elles éjectent sont rendus noirs par la précipitation d’hydroxydes et de sulfures
de fer. Durant leur parcours dans la croûte océanique, la composition chimique des fluides
évolue fortement :
- quand ils sont encore froids, ils perdent une partie de leurs cations par réaction avec la
croûte : Li+, Ba2+, Rb+, K+, Ca2+, UO2+... et en particulier Mg2+ dont la concentration est
virtuellement nulle dans les fluides hydrothermaux « purs » (non mélangés avec de l’eau
de mer) ;
- au fur et à mesure que les fluides percolent, ils s’échauffent et deviennent acides et réducteurs. Ils dissolvent alors de nombreux éléments chimiques tels que Li, Ba, Rb, K, Sr et
de nombreux métaux de transition ;
- au total, les apports hydrothermaux sont significatifs par rapport aux rivières dans le
cas des éléments les plus solubles (Li, Sr...). Les métaux (Cu, Ni, Co...) sont rapidement précipités lors du mélange des fluides hydrothermaux avec l’eau de mer froide
et oxydante, créant ainsi des dépôts métallifères au voisinage des fumeurs noirs. Fe
et Mn, dont l’oxydation est un peu plus lente, sont transportés sur des distances plus
grandes et ils précipitent pour former des croûtes de Fe et de Mn dans des zones de faible
sédimentation.
L’élimination des éléments chimiques
La composition chimique de l’eau de mer dépend non seulement des apports, mais
aussi de la vitesse à laquelle chaque élément est éliminé de l’océan. Nous avons déjà vu que
certains éléments dissous sont perdus lors de la circulation de l’eau de mer dans la croûte
océanique. D’autres éléments sont incorporés dans des composés volatiles et perdus par
diffusion dans l’atmosphère. C’est le cas, par exemple, des composés azotés qui peuvent
être transformés par les bactéries en N, volatile. C’est également le cas du dimétyl-sulfate
(DMS) qui est produit par le plancton qui l’utilise comme « antigel » et qui est volatile :
dans l’atmosphère, il s’oxyde et forme des gouttelettes microscopiques d’acide sulfurique
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Le volcanisme et l’hydrothermalisme
Les bassins océaniques sont parcourus par des chaînes de montagnes sous-marines
hautes de 2 à 3 km qui sont le siège d’un volcanisme intense (lequel est une des manifestations de la tectonique des plaques). Parmi les gaz émis lors des éruptions, on trouve le chlore
(Cl2) qui est à long terme la principale source d’ions chlorures (CP) de l’océan. Si les rivières
apportent des ions Cl, ces derniers proviennent essentiellement des embruns marins transportés par le vent et de l’érosion des roches salines d’origine marine, ce qui n’enrichit donc
pas l’eau de mer en Cl par rapport à Na.
Le volcanisme sous-marin est à l’origine d’une autre source d’éléments pour l’océan :
les fluides hydrothermaux. Ces fluides proviennent de l’eau de mer qui s’infiltre et circule
dans la croûte océanique. A l’approche des zones volcaniques, elle s’échauffe, réagit avec les
roches environnantes pour former les fluides hydrothermaux. Ces fluides ressortent à des
températures allant jusqu’à 350 °C par des cheminées appelées « fumeurs noirs », car les
panaches qu’elles éjectent sont rendus noirs par la précipitation d’hydroxydes et de sulfures
de fer. Durant leur parcours dans la croûte océanique, la composition chimique des fluides
évolue fortement :
- quand ils sont encore froids, ils perdent une partie de leurs cations par réaction avec la
croûte : Li+, Ba2+, Rb+, K+, Ca2+, UO2+... et en particulier Mg2+ dont la concentration est
virtuellement nulle dans les fluides hydrothermaux « purs » (non mélangés avec de l’eau
de mer) ;
- au fur et à mesure que les fluides percolent, ils s’échauffent et deviennent acides et réducteurs. Ils dissolvent alors de nombreux éléments chimiques tels que Li, Ba, Rb, K, Sr et
de nombreux métaux de transition ;
- au total, les apports hydrothermaux sont significatifs par rapport aux rivières dans le
cas des éléments les plus solubles (Li, Sr...). Les métaux (Cu, Ni, Co...) sont rapidement précipités lors du mélange des fluides hydrothermaux avec l’eau de mer froide
et oxydante, créant ainsi des dépôts métallifères au voisinage des fumeurs noirs. Fe
et Mn, dont l’oxydation est un peu plus lente, sont transportés sur des distances plus
grandes et ils précipitent pour former des croûtes de Fe et de Mn dans des zones de faible
sédimentation.
L’élimination des éléments chimiques
La composition chimique de l’eau de mer dépend non seulement des apports, mais
aussi de la vitesse à laquelle chaque élément est éliminé de l’océan. Nous avons déjà vu que
certains éléments dissous sont perdus lors de la circulation de l’eau de mer dans la croûte
océanique. D’autres éléments sont incorporés dans des composés volatiles et perdus par
diffusion dans l’atmosphère. C’est le cas, par exemple, des composés azotés qui peuvent
être transformés par les bactéries en N, volatile. C’est également le cas du dimétyl-sulfate
(DMS) qui est produit par le plancton qui l’utilise comme « antigel » et qui est volatile :
dans l’atmosphère, il s’oxyde et forme des gouttelettes microscopiques d’acide sulfurique