L'équipe chimie
Olivier Rouxel
Chercheur en géochimie au Laboratoire LCG IFremer et Professeur au Département Océanographie, Université de Hawaii
Mes activités de recherches portent principalement sur le développement et l’utilisation de nouveaux outils isotopiques pour le traçage des sources et cycles des métaux dans les océans modernes et anciens, ainsi que l’étude des interactions eau-minéral-microorganismes dans la croûte océanique.
Ma contribution à la mission BICOSE 2 comporte 3 thèmes de recherches:
- 1 - Apport de la géochimie isotopique des métaux à l’étude des dépôts métallifères océaniques
J'utilise les compositions isotopiques de certains métaux et métalloïdes (Fer, Cuivre, Zinc, Nickel, Germanium) pour tester différents modèles métallogéniques concernant la formation et le devenir des dépôts hydrothermaux océaniques en différents contextes géodynamiques. Ce thème vient en complémentarité à une approche géologique traditionnelle du laboratoire LCG à l'Ifremer concernant la minéralogie et la composition géochimique des dépôts hydrothermaux actifs et inactifs. Mon objectif pour la campagne BICOSE 2 concerne l'échantillonnage et l'étude des fluides hydrothermaux de haute température prélevés avec les bouteilles "titane". En comparant les signatures géochimiques et isotopiques des fluides hydrothermaux avec celles des échantillons des cheminées actives associées, il est possible de mieux identifier les mécanismes de subsurface impliqués dans la formation des dépôts les plus riches en ressources. Cette approche est également nécessaire afin de retracer l'histoire de l'activité hydrothermale dans les dépôts inactifs. J'étudie également l'enregistrement paleocéanographique des cycles des métaux à partir des sédiments métallifères riches de Fer et Manganèse.
- 2 - Sources et cycle biogéochimique des métaux dans les océans
Les métaux sont des micronutriments importants pour l'activité biologique des océans et sont donc impliqués dans le cycle biogéochimique du carbone. Afin de mieux quantifier les différentes sources océaniques des métaux, j'utilise l'analyse isotopique du Fer, Cuivre, Germanium et Nickel dissous dans l'eau de mer afin de comprendre les processus de transfert des micronutriments entre la lithosphère et les océans. Pendant la mission BICOSE 2, un focus important est réalisé à TAG sur le panache hydrothermal et à Snake Pit sur les zones de mélange entre le fluide hydrothermal et l'eau de mer. Il s'agit d'un thème novateur au laboratoire LCG de l'Ifremer réalisé en collaboration avec Cécile Cathalot. En particulier, nous étudions, à l'aide de différents traceurs les processus biogéochimiques, les zones de mélange des systèmes hydrothermaux et leur impact dans les cycles globaux. Une collaboration avec le laboratoire LEP de l'Ifremer (Lucie Pastor) a également été initiée pour étudier la formation des sédiments métallifères sur le site TAG et Snake Pit et leur évolution dans le temps (processus diagénétiques). En particulier, nous allons tester l'hypothèse que les sédiments métallifères issus de la retombée du panache constituent un piège important de certains éléments de l'eau de mer (phosphates, chrome, uranium) et une source pour d'autres (Fer, Cuivre, Zinc).
- 3 - Identification des biosignatures minéralogiques et isotopiques de la biosphère extrême
L'étude de la biosphère des systèmes hydrothermaux océaniques est un thème phare des recherches menées à l'Ifremer. Grâce aux développements innovants des nouveaux outils isotopiques pour le traçage des métaux dans les systèmes hydrothermaux océaniques, j'étudie les interactions géobiologiques dans les milieux extrêmes, à la fois dans les systèmes hydrothermaux aux dorsales océaniques et dans les basaltes océaniques de subsurface. Pour la mission BICOSE 2, une étude inédite sera réalisée en collaboration avec le laboratoire LM2E sur le fractionnement isotopique du Cuivre et du Fer lors de l'altération microbienne des sulfures hydrothermaux ainsi que dans les animaux associés aux cheminées actives. En particulier, une étude exploratoire sera menée sur la signature isotopique du Fer et Cuivre des crevettes Rimicaris exoculata, afin de tester les relations entre la composition physico-chimique de l'environnement et les diverses réponses métaboliques de l'organisme (collaboration Marie Anne Cambon, Aurélie Tasiemski).
Christophe Brandily
Je travaille au LEP dans la caractérisation chimique des environnements profonds principalement hydrothermaux et sédimentaires.
Mon travail consiste également à la mise en œuvre ou l'optimisation de méthodes d'analyses que ce soit au laboratoire ou directement avec des techniques in-situ embarquées sur des engins submersibles.
Lors de la mission BICOSE 2, j'ai participé au déploiement d’échantillonneurs d'eaux (PEPITO et PIF) et d'analyseurs chimiques (CHEMINI). Des analyses ont également été réalisées à bord du bateau et d'autres seront effectuées au laboratoire LEP au retour des échantillons.
Cécile Cathalot
Je suis chercheure en biogéochimie marine au Laboratoire LCG IFremer.
Bien que j'aie initialement travaillé pendant ma thèse sur les sédiments marins, et les processus de diagénèse précoce qui ont lieu en leur sein, en lien avec les différents apports en carbone que les sédiments reçoivent, j'étudie désormais les panaches hydrothermaux.
Les panaches hydrothermaux sont des objets géochimiques très intéressants: ils sont situés à l'interface entre l'hydrosphère (l'océan) et la lithosphère (croute océanique) et participent aux échanges de chaleur et d'éléments chimiques entre ces deux compartiments.
Pendants des geysers continentaux, les panaches hydrothermaux se présentent comme des nuages de fumée sous l'océan et résultent de l’émission du fluide hydrothermal chaud dans l'eau de mer froide environnante, donnant lieu à tout un continuum de réactions physicochimiques de mélange, précipitation, oxydoréduction et/ou complexation. Ce sont ces réactions que j'étudie car elles conditionnent la quantité de matériel exportée par les panaches dans l'océan (particules, métaux, carbone) avec des conséquences sur les cycles et bilans océaniques et ce à différentes échelles (globale, régionale, locale). Par ailleurs, les communautés écologiques associées aux sites hydrothermaux sont dépendantes des conditions environnementales qui résultent de la dilution du panache: selon leur emplacement par rapport à la source d’émission, leur conditions de vie en seront fortement impactées.
Lucie Pastor
Je suis biogéochimiste au laboratoire environnement profond à Ifremer (Brest) et suis plutôt spécialisée dans la phase sédimentaire.
Lors de BICOSE 2, je travaille d'une part en interaction avec Lénaick Menot et Daniela Zeppilli qui étudient la diversité de la macrofaune et de la meiofaune dans les sédiments que l'on trouve autour des sites hydrothermaux.
Je réalise des mesures de respiration et des calculs de flux d'oxygène que nous mettrons ensuite en relation avec la densité des organismes vivants dans ces zones. Je travaille aussi en collaboration avec Olivier Rouxel pour la partie géochimie. Nous étudierons ensemble le devenir des particules/minéraux hydrothermaux une fois sédimentés sur le fond, et les flux potentiels de métaux vers la colonne d'eau.