Les profils de températures montrent que la majorité des courants hydrothermaux sont latéraux. Toutefois, le forage aurait pu perturber les flux hydrothermaux. Plus on s’enfonce dans le forage et plus les eaux sont riches en dioxyde de carbone, alcalins, silice, fer, cuivre et zinc. Ainsi, les échantillons d’eau prélevés dans le haut du forage représentent sans doute un mélange d’eau de mer et de fluides hydrothermaux.
Variations chimiques spatiales et temporelles des fluides hydrothermaux Des processus de lessivage et de remobilisation des éléments chimiques sont responsables de la formation de solutions hydrothermales dans les arcs volcaniques. L’arrivée « en surface » de solutions riches en métaux crée des dépôts riches en sulfures métalliques, aluminosilicates riches en fer, en oxydes de fer et de manganèse. De nombreuses études de ces systèmes ont été faites à Santorin où l’on distingue trois environnements : Une zone interne qui correspond à la partie côtière de la baie de Palea Kameni où la profondeur de l’eau ne dépasse pas 5m. les températures mesurées dans cette zone peuvent atteindre 30°C. Une zone externe qui correspond, dans la baie de Palea Kameni où eaux dont la profondeur est comprise entre 5 et 30m. Ici la circulation de l’eau de mer et l’action des vagues sont plus importantes que dans la zone interne Le chenal entre les îles de Palea et Nea Kameni où la profondeur de l’eau est supérieure à 30m. Dans les deux premières zones, les sédiments trouvés sur le plancher de la mer sont des boues fines brunes à oranges riches en fer alors que ceux trouvés dans le chenal sont des sables volcaniques mélangés à des restes organiques. Afin de mesurer les variations chimiques dans le temps et dans l’espace de la composition des fluides hydrothermaux, les eaux provenant de 6 évents de ces différents environnements ont été prélevées et analysées. Les analyses chimiques d’échantillons provenant des zones internes et externes montrent des enrichissements significatifs en fer, manganèse, arsenic, aluminium, silice, baryum, potassium et calcium ainsi qu’une diminution des concentrations en sodium et uranium par rapport à l’eau de mer. Toutefois, ces concentrations ne sont pas constantes dans l’espace : La concentration en fer diminue rapidement à la limite entre la zone interne et la zone externe approchant alors des concentrations proches de celles trouvées dans l’eau de mer. Plus de la moitié du fer se trouve sous forme de minéraux tels que la goethite, la sidérite ou la pyrite. Le manganèse voit sa concentration diminuer beaucoup plus lentement dans l’espace. La concentration en sodium est liée au pH Les concentrations en zinc et vanadium sont les plus élevées dans la zone externe L’arsenic se trouve plus concentré lors que l’on s’éloigne des évents Ces données supposent un transport continu des métaux des baies de Palea et Nea Kameni vers le reste de la caldeira. Ainsi les enrichissements en fer et manganèse observés à l’intérieur de la caldeira et autour de l’archipel peuvent, au moins en partie, être liés à ces sources chaudes. Des processus microbiologique participent à la formation de ces minéralisations. Dans les prélèvements effectués à Palea Kameni, la concentration en fer est jusqu’à 3000 fois supérieure à celle observée dans l’eau de mer. Toutefois, à Nea Kameni, le fer est encore plus concentré. Ces valeurs sont néanmoins comparables à celles d’autres champs hydrothermaux d’arcs volcaniques. Néanmoins, les concentrations en fer varient fortement d’une zone à l’autre mais aussi à l’intérieur d’une même zone. Ainsi, dans la zone intérieure, ce sont les évents proches de la côte Nord de la baie qui sont les plus enrichis en fer. Les concentrations en fer montrent des variations diurnes (les concentrations sont plus importantes l’après-midi que le matin) et ont de manière générale tendance à augmenter avec le temps. Le manganèse est lui aussi fortement enrichi par rapport à l’eau de mer et comme pour le fer, ces concentrations sont plus fortes à Nea Kameni qu’à Palea Kameni. Toutefois, de manière générale, les concentrations observées ici sont plus faibles que celles communément rencontrées dans un contexte d’arc volcanique. Pour cet élément, les concentrations varient aussi entre les évents et les concentrations les plus fortes pour Palea Kameni sont aussi rencontrées le long de la côte Nord de la baie. Les concentrations varient de manière diurne avec des maxima observés en milieu de journée.
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