Cartographie haute résolution des champs hydrothermaux de la ride sud du bassin de Guaymas | Recent high-resolution mapping of Guaymas hydrothermal fields (Southern Trough)

Insights into the factors controlling fluid circulation through the crust and the nature of fluid venting at the seafloor are first steps in understanding their effect on ocean properties and climate change. New data on the seafloor morphology, sub-surface sedimentary stratification, and water column of the sedimented Southern Trough hydrothermal field (Guaymas basin) were acquired during the BIG cruise in 2010. These data provide accurate and high-resolution information on the geological context of the vents, on the distribution of acoustic anomalies in the water column, and on the possible nature of the fluid generating these echoes. More than 40 hydrothermal edifices were observed. The southern zone of the study area hosts hydrothermal sites that differ from the northern area. The southern vents are located inside or at the edge of small sub-circular depressions and the relationship between active edifices and collapsed areas involves different steps in the continous hydrothermal setting. Sub-bottom data show surface and sub-surface events, with some reflection layers possibly indicating subsurface hydrothermal precipitates or lithification with an estimated age of approximately 10 000 to 20 000 years. Based on the position and maximum altitude of the acoustic anomalies above the seafloor, two types of fluid emission echoes are distinguished: 1) anomalies reaching a maximal altitude of ¡«350m above the seafloor and seen both at the northern and southern fields and 2) strong, narrow and straight anomalies reaching 1334 or 1702m above the seafloor that are only present in the southern hydrothermal fields of the studied area.We suggest that there are two types of echoes reflecting different fluid escapes based on the physical conditions of fluid venting and degassing and their relationship to geologic features: hydrothermal fluids or hydrothermal fluid mixed with hydrocarbon gas, oil or condensates rising through the water column. The collapsed depressions observed in the southern part facilitate the release of light hydrocarbon (gas, oil, and condensates) soluble at a high temperature and transported by hydrothermal fluids towards the shallow sedimentary levels where they accumulate. These light hydrocarbons rapidly migrate at high levels in the water column. This contrasts with the northern fields where hydrothermal circulation linked to deeper faults, re-mobilize heavier non-soluble hydrocarbons which do not migrate at high levels in the water column.

La connaissance des facteurs contrôlant la migration des fluides dans la lithosphère et leur nature sur le fond de la mer est indispensable à la compréhension de leurs effets sur l’océan et le changement climatique. La campagne BIG, réalisée en 2010 sur le champ hydrothermal de la ride de Southern Trough (bassin de Guaymas), a permis l’acquisition de nouvelles données sur la morphologie des zones de sorties hydrothermales, la stratification de subsurface à proximité de ces zones et la nature des échos acoustiques enregistrés dans la colonne d’eau. Ces données nous permettent de préciser la nature du contexte géologique au niveau des sorties et, aidés de la répartition des échos dans la colonne d’eau, elles nous renseignent également sur la possible nature des fluides associés à ces sorties. Plus de 40 édifices hydrothermaux sont observés dans la zone d’étude montrant des différences morphologiques entre les sites localisés dans le nord et ceux présents dans le sud où ils se situent à l’intérieur ou en bordure de petites dépressions sub-circulaires bien marquées dans la morphologie. Les relations qui existent entre les édifices hydrothermaux et les structures effondrées semblent impliquer plusieurs stades de formation. Les données du sondeur de sédiment porté par l’AUV montrent des réflecteurs en subsurface, indiquant la présence de structures hydrothermales enfouies d’un âge de 10 000 à 20 000 ans, témoins des étapes de lithification hydrothermale. L’étude des anomalies acoustiques dans la colonne d’eau et de leur hauteur maximale au-dessus du fond révèlent deux types d’anomalies : des échos diffus ne dépassant pas une altitude de 350 m au-dessus du fond et, uniquement dans le sud, des échos étroits, plus marqués, atteignant 1334 et 1702 m au-dessus du fond. En regard des conditions physiques de stabilité des fluides et en lien avec les structures géologiques observées dans la zone, nous proposons que ces deux types d’échos représentent différents types de fluides : des fluides hydrothermaux, d’une part, et des fluides hydrothermaux mélangés à des hydrocarbures gazeux ou liquides dont des condensats, d’autre part. La présence des dépressions dans le sud de la zone peut agir sur la perméabilité et favoriser le relargage d’hydrocarbures légers présents en sub-surface qui vont remonter à travers la colonne d’eau. Au nord, la circulation hydrothermale en relation avec des failles plus profondes peut remobiliser des hydrocarbures plus lourds qui ne seront pas relargués dans la colonne d’eau.