Cap sur le Massif Atlantis de la dorsale médio-Atlantique, expédition IODP 357

Lundi, 26 octobre 2015 - Vendredi, 11 décembre 2015

Une équipe internationale de 32 scientifiques dont 3 membres de l'Institut de physique du globe de Paris (CNRS, Paris Diderot,Sorbonne Paris Cité), dirigée par Gretchen Früh-Green de l’ETH de Zurich (Suisse) et Beth Orcutt du Bigelow Laboratory for Ocean Sciences (USA) participe à l'expédition IODP* 357 « Atlantis Massif Serpentinization and Life ». Ce programme planifié et dirigé par le consortium européen ECORD** dans le cadre du programme international IODP a pour objectifs d’étudier le massif Atlantis de la dorsale médio Atlantique en intégrant les trois aspects biologique, chimique et tectonique. Il débute par une campagne océanographique qui se déroule actuellement à bord du navire britannique James Cook  depuis le 26 octobre jusqu’au 11 décembre 2015.

  • Carte bathymétrique du massif Atlantis ©ECORD/IODP Le relief culmine à 760 mètres de profondeur (orangé), les zones les plus profondes (violet-magenta) atteignent 5000 mètres de profondeur.
  • En haut : Cheminée hydrothermal de 'Lost City' - Expedition NOAA Lost City 2005 - © University de Washington ; En bas, microscopie électronique à balayage de biofilms collectés sur les cheminées de 'Lost City' - © Früh-Green et Lang).


  • © NERC
  • © MARUM


Le massif Atlantis est une montagne sous marine haute d'environ 4000 m et située à proximité de la dorsale médio-Atlantique, au sein d'une des plus longues chaînes de montagne du monde, qui s'étend de l'océan Arctique à l'Atlantique sud. Ce massif est issu d'un contexte tectonique particulier qui a permis, à la différence des autres massifs de la dorsale constitués de roches volcaniques, de faire affleurer au fond de l’océan des roches provenant du manteau terrestre.

Ces roches se distinguent chimiquement et minéralogiquement de la plupart des autres roches du plancher océanique, en particulier elles s’altèrent en présence d'eau de mer, au cours d'un processus appelé la serpentinisation, qui produit notamment de l’hydrogène, du méthane, et de la chaleur. Ce sont ces réactions qui intéressent particulièrement les scientifiques, car elles représentent un possible moteur d'apparition et de développement de la vie en l'absence de lumière, et les conditions qui règnent dans ces environnements profonds pourraient être similaires à celles rencontrées sur d'autres planètes, ou au début de l'histoire de la Terre.

Ces processus bio/géo/chimiques sont aussi à l'origine du spectaculaire site sous-marin de « Lost city » avec de grandes tours de carbonates blanches, mesurant jusqu'à 60m de haut, formées par l’émission d'eaux hyperalcaline tièdes ayant percolées à travers les roches du manteau. Ces structures représentent aussi un « oasis » des profondeurs et hébergent des microorganismes uniques qui tirent leur énergie de l’hydrogène et/ou du méthane émis.

Les  objectifs scientifiques de l’expédition IODP 357

Les principaux objectifs scientifiques de l’expédition IODP 357 sur le Massif Atlantis (voir carte ci-contre) s'articulent autour de trois grands thèmes (biologique, chimique et tectonique) et devront tenter de répondre à de nombreuses questions dont les suivantes :

  • Quelle est la nature et la structure des communautés microbiennes hébergées par les serpentines et jusqu’à quelle profondeur cette activité microbienne peut-elle avoir lieu ?
  • En quoi ces communautés diffèrent ou interagissent-elles avec les communautés des sédiments ou de la croûte océanique basaltique de même âge ?
  • Quelles sont les conséquences des processus de serpentinisation pour les grands cycles (bio)géochimiques ?
  • Comment les phases carbonées sont-elles réparties localement et régionalement ? Quels sont les taux de fixation du carbone, sous forme de biomasse ou de carbonate solide, dans les roches de la croûte pendant lors de l’activité hydrothermale  de basse température ? Quel est le rôle de la serpentinisation dans la séquestration du carbone ?
  • Comment les roches dérivées du manteau sont-elles exhumées au niveau du plancher océanique aux dorsales lentes et quel rôle jouent les failles d'exhumation dans l’hydrothermalisme et la serpentinisation

Le déroulement du programme

Neuf membres de l'équipe scientifique ont embarqué avec les scientifiques et ingénieurs de ECORD Science Operator (ESO) à bord du navire britannique James Cook pour 6 semaines d'exploration du Massif Atlantis (du 26 octobre au 11 décembre) lors la phase en mer de l'expédition. Pendant cette période, l'équipe collectera les roches du Massif Atlantis en utilisant deux types de foreuses, mises en œuvre par le British Geological Survey (BGS, Royaume-Uni) et le MARUM (Allemagne). C'est la première expédition IODP à utiliser ce type de technologie de forage opérée à distance. Seules quelques mesures initiales seront effectuées à bord sur les carottes ainsi que l’archivage des échantillons destinés à l’écologie microbienne, plus sensibles à la dégradation et à la contamination.

La totalité des membres de l'équipe scientifique et de l'ESO se réunira pour la phase « à terre » de l'expédition, qui aura lieu début 2016 dans les locaux de la carothèque IODP et du laboratoire MARUM, à Brème, Allemagne. Les carottes seront alors entièrement décrites et échantillonnées pour différentes analyses et les résultats initiaux de l'expédition seront publiés dans des journaux à comités de lecture et dans les comptes rendus d'IODP. Après une période d'un an, les carottes pourront être utilisées par tout scientifique souhaitant les étudier pour de nouvelles recherches.

Note(s): 

*International Ocean Discovery Program

**European Consortium for Ocean Research Drilling

Contact(s):
  • Bénédicte Ménez, IPGP
    menez [at] ipgp [dot] fr, 01 83 95 73 86
  • Javier Escartin, Institut de physique du globe de Paris (CNRS, Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité
    escartin [at] ipgp [dot] fr, 01 83 95 76 61
  • Mathilde Cannat, Institut de physique du globe de Paris (CNRS, Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité
    cannat [at] ipgp [dot] fr, 01 83 95 76 55
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