Cycle sismique et hydrothermalisme en Islande

Une des expressions de la dissipation d’énergie de la Terre interne est la tectonique des plaques et les phénomènes associés, comme le volcanisme et les séismes. Les flux thermiques les plus importants se trouvent au niveau des dorsales océaniques, en lien direct avec la convection du manteau terrestre. La fusion partielle du manteau aux dorsales et l’accrétion de lithosphère océanique mettent en jeu une activité volcano-tectonique importante à l’interface avec l’hydrosphère. Les marqueurs de cette activité sont des failles actives, des intrusions magmatiques, mais aussi un hydrothermalisme important (les ‘fumeurs’ des dorsales). Ces fluides chauds et riches en métaux sont d’origine océanique. Ils démontrent que de l’eau pénètre en masse dans la jeune croûte en formation. Une relation entre la tectonique active par failles et ces circulations hydrothermales a été suggérée mais pas démontrée. Cette problématique a été abordée en Islande dans la péninsule de Reykjanes. En juin 2000 un séisme a entraîné, pendant 16 mois, la vidange spectaculaire du lac Kleifarvatn qui a perdu 12 % de son volume par infiltration dans la croûte basaltique, dilatée par la déformation co-sismique. Ce lac est situé au centre du segment volcano-tectonique de Krýsuvík, caractérisé par une intense activité hydrothermale. En 2005 et 2009, deux expériences de sismologie mettant en jeu des réseaux denses de capteurs ont permis l’enregistrement de milliers de microséismes sous les zones hydrothermales de Krýsuvík. Les données, de haute résolution, montrent clairement une relocalisation de la sismicité depuis zone profonde (~5-6 km) vers une zone plus superficielle de la croûte basaltique. La séismicité est interprétée comme liée à des fluides en surpression dans la porosité des basaltes.  La distribution dans l’espace et dans le temps des séismes image le développement, dans un intervalle court (5 ans), de cellules hydrothermales dans une croûte fracturée très perméable. Un modèle conceptuel est proposé à partir de ces résultats, liant la pénétration co-sismique de fluides en 2000 au développement de l’activité hydrothermale pendant la période inter-sismique, suggérant un lien très fort entre tectonique active et transferts de chaleur dans les systèmes volcano-tectoniques basaltiques.