thumb|upright=0.8|Une cheminée hydrothermale dans l'océan Atlantique.
Les monts hydrothermaux, cheminées hydrothermales, sources hydrothermales ou fumeurs sont des évents hydrothermaux mesurant entre 70 et 100 mètres de haut, situés sur l'axe des dorsales océaniques ainsi qu'à proximité des bassins arrière-arc. Ils sont une conséquence des mouvements des plaques tectoniques. Ils évacuent une partie de la chaleur interne de la Terre. Ces monts et la vie sous-marine luxuriante qui leur est associée ont été découverts en 1977 aux îles Galápagos par le submersible américain Alvin. Cet écosystème privé de lumière est basé sur une production primaire assurée par des bactéries chimiotrophes qui vivent libres ou en symbiose avec les organismes.
Historique right|thumb|Le submersible Alvin en 1978, un an après la découverte des monts hydrothermaux. En 1949, une étude des eaux profondes détecte des saumures anormalement chaudes dans la partie centrale de la mer Rouge. Dans les années 1960, d'autres recherches confirment la présence singulière d'eaux chaudes () et de composés métalliques, en provenance d'un rift.
Les systèmes hydrothermaux sous-marins sont finalement découverts en 1977 par le sous-marin américain Alvin, un submersible de , équipé pour la recherche dans les abysses. Lors d'une plongée au niveau de l'Équateur, les géologues Jack Corliss et Tjeerd van Andel conduits par Jack Donnelly, le pilote, découvrent le ., à l'axe de la dorsale des îles Galápagos, d'importantes structures minérales ressemblant à des termitières, par de fond.. Ils remarquent qu'un fluide, chargé en minéraux, en méthane et en sulfures d'hydrogène, s'en échappe. Lors d'une plongée menée en 1979. sur la même zone et avec le même submersible, des biologistes trouvent un écosystème inédit, profitant des minéraux et de la chaleur émise par les monts hydrothermaux comme la base d'une chaîne alimentaire reposant sur la chimiosynthèse bactérienne. L'« oasis de vie », dans un milieu où règne l'obscurité totale et une pression hydrostatique importante, est riche et variée : les chercheurs y découvrent de nouvelles espèces de bivalves, de poissons abyssaux, de crustacés, de poulpes dans des zones pensées jusqu'alors désertiques.. De nouvelles campagnes de plongée permettent une étude approfondie de ces environnements atypiques. Ainsi, entre 1982 et 1999, neuf campagnes sont réalisées par l'Ifremer au large des côtes de la Californie et du Mexique. En 2026, trois sites hydrothermaux anciens sont découverts sur la dorsale médio-atlantique..
Des indices de la présence de cheminées hydrothermales sur Encelade (une lune de Saturne) sont découverts en 2015.., puis sur Europe (une lune de Jupiter).
Formation des systèmes hydrothermaux Fonctionnement des monts hydrothermaux thumb| Vue en coupe (sans échelle) d'une dorsale océanique. Légende : 1 : chambre magmatique 2 : gabbros 3 : basalte 4 : dike 5 : faille normale 6 : lave en coussin thumb|Schéma d'un mont hydrothermal Les monts hydrothermaux, et plus généralement l'ensemble des phénomènes hydrothermaux océaniques, sont une conséquence indirecte des phénomènes d'accrétion ainsi que d'extension observés au niveau des plaques tectoniques. C'est pour cette raison que les sources hydrothermales se retrouvent au niveau des rides médio-océaniques. Dans ces espaces, le magma remonte et forme des chambres magmatiques à quelques kilomètres de profondeur. Lors de son refroidissement, il se rétracte et forme des anfractuosités dans la croûte océanique. L'eau de mer, froide (environ ), s'infiltre par ces anfractuosités jusqu'en profondeur et se réchauffe à proximité du magma chaud (près de ). Sous l'effet de la pression, cette eau chaude remonte vers le plancher océanique en lessivant les roches rencontrées ; cet effet est accentué par les fortes températures et pressions qui augmentent le pouvoir de solubilisation de l'eau. Elle s'acidifie et s'enrichit en éléments métalliques.
thumb|550px|center|Schéma (sans échelle) d'un mont hydrothermal et de la circulation associée au niveau d'une dorsale océanique rapide
La composition du fluide hydrothermal émis varie avec la température et la nature des roches rencontrées lors de la remontée vers le plancher océanique et diffère de celle de l'eau de mer, oxygénée et faiblement alcaline. À la sortie, le fluide est caractérisé par sa température élevée (), un pH acide (2)., de fortes concentrations en gaz dissous (, , CO, , H) et en ions métalliques (Si, Mn, Fe, Zn) ainsi qu'une anoxie (c'est-à-dire une absence d'oxygène) marquée. Il détient en revanche de faibles concentrations en ions phosphate (), magnésium (Mg), nitrate (NO) et sulfate (SO). Leur salinité est très variable (entre 0,1 et 2 fois celle de l'eau de mer).
Lors de la découverte des structures hydrothermales dans les années 1970, il était considéré que la composition du fluide était relativement constante et stable. Il est désormais établi, grâce à la découverte de nouveaux sites, que la composition du fluide est très variable. Sa composition, sa température et son débit sont variables avec le niveau de dilution de l'eau de mer avant la sortie ; elle diffère donc entre les sites, ou même entre plusieurs sources d'un même site. Sur le temps, le fluide peut conserver la même composition jusqu'à une dizaine d'années ou évoluer lentement ou rapidement.
En fonction de la composition du fluide hydrothermal, on distingue deux types différents de fumeurs : les fumeurs noirs, au fluide hydrothermal chaud et riche en soufre, ainsi que les fumeurs blancs, dont le fluide est moins chaud et ne contient pas de particules.
Les cheminées hydrothermales alimentent les océans en fer, et si ce fer remonte à la surface, il favorise alors la croissance du phytoplancton. Ainsi elles participent au pompage biologique du carbone. Toutefois à peine 0,2 % du fer apporté par les sources sous-marines reste soluble.. Les fumeurs, et en particulier les fumeurs noirs, représentent de véritables oasis de vies au fond des océans. Des organismes se sont adaptés, exploitant la chaleur et le soufre émis par ces sources hydrothermales.
Effets sur le plancher océanique Dans les couches supérieures du plancher océanique, les basaltes, gabbros et les péridotites présentent des minéraux altérés en raison du lessivage et de la dissolution par l'eau de mer. Ainsi, les plagioclases sont transformés en argiles, les pyroxènes et les olivines par de la serpentine. Ils sont hydratés, c'est-à-dire qu'ils possèdent des radicaux hydroxydes (OH) apportés par l'eau..
En outre, la circulation d'eau de mer dans la croûte océanique a pour effet l'évacuation de la chaleur du plancher océanique, et donc plus généralement de celle de la Terre, issue de la désintégration d'éléments radioactifs du manteau terrestre et de l'accrétion originelle de planétoïdes et de petits grains de matière de la nébuleuse solaire il y a d'années.
Élévation de la cheminée thumb|Coupe d'une cheminée hydrothermale Lors de son émission, le fluide chaud rencontre une eau de mer froide, provoquant une précipitation des minéraux successive en fonction de leur stabilité dans les conditions physico-chimiques rencontrées. Une cheminée hydrothermale se forme alors au niveau de la source, et s'élève en structures concentriques. Cette formation se déroule en plusieurs étapes.
Dans un premier temps, à l'émission, une matrice poreuse de barytine () et d'anhydrite () se forme à partir des ions sulfates de l'eau de mer, exempts dans le fluide hydrothermal. L'édifice croît verticalement en s'enrichissant par l'extérieur de dépôts métalliques sulfureux (fer, cuivre et zinc). Petit à petit, ce dépôt entraine le colmatage des matrices poreuses initiales et une « frontière » physique entre le fluide et l'eau environnante se forme.
En deuxième temps, la « fermeture » latérale de la source provoque une augmentation de la température au cœur de la cheminée. Des sulfures de fer (pyrite, marcassite, pyrrhotite, chalcopyrite, isocubanite) et de cuivre précipitent à l'intérieur de la cheminée pour former le conduit central. Progressivement, la structure croît latéralement avec le remplacement de l'anhydrite par des sulfures, plus stables dans les nouvelles conditions de température de la cheminée ; les minéraux s'organisent en structures concentriques.
Enfin, lors de la « vie » du fumeur, le chemin emprunté par le fluide hydrothermal peut varier, utilisant une multitude de cavités et de canaux. Cette multiplicité peut conduire à la formation d'extensions latérales ou « flanges ». Les dimensions d'un fumeur varient entre de hauteur pour un diamètre à la base de ..
Les structures évoluent au cours du temps et les fumeurs sont éphémères : ils peuvent durer de , bien que des fumeurs plus jeunes (entre ) peuvent exister sur des zones très actives. Elles peuvent en effet s’écrouler, ou le conduit peut se colmater par précipitation des minéraux. La zone active le long de la dorsale peut se déplacer et entraîner la formation de nouveaux fumeurs et la disparition des anciens. Ainsi, un site repéré par des scientifiques lors d'une mission peut avoir disparu avant qu'une nouvelle mission y soit retournée.
Localisation des systèmes hydrothermaux thumb|Carte des systèmes hydrothermaux répertoriés par le NOAA.
Les systèmes hydrothermaux sont localisés à des profondeurs variant entre . Ils sont généralement situés dans des zones de forte activité tectonique, comme le long de la dorsale médio-atlantique, de la dorsale est-Pacifique ou des bassins arrière-arcs du Pacifique occidental. Les sites les plus explorés sont ceux de l'océan Pacifique, où de nombreuses campagnes océanographiques ont été menées (PHARE 2002, AMISTAD en 1999 par exemple.) depuis la découverte des monts hydrothermaux. Sur les de dorsales océaniques que compte le globe terrestre, seules quelques centaines de kilomètres ont été explorées à ce jour. De nombreux sites restent donc à découvrir.
Site Rainbow Le site hydrothermal Rainbow a été découvert en 1997 lors de la campagne de plongée FLORES menée conjointement par cinq pays européens (France, Royaume-Uni, Belgique, Portugal, Irlande).. Il se situe à , au niveau du segment nord de la dorsale médio-atlantique, dans une zone d'affleurement de roches ultramafiquesPour mémoire, les roches ultramafiques sont très pauvres en silice et contiennent plus de 90 % de minéraux riches en fer et magnésium ; le reste est composé d'oxyde de magnésium, d'oxyde de fer élevé et d'un peu de potassium. ; les recherches n'ont conduit à la découverte que d'une veine de basalte à un kilomètre à l'est. La température du fluide hydrothermal émis est de , ce qui, en raison de la température de l'eau environnante (), conduit à une intense précipitation des minéraux. Le champ couvre une surface de ().
Site Lost City thumb|Cette vue du site Lost City permet de voir les différentes structures en colonnes blanches Le site hydrothermal Lost City a été découvert en . Situé au milieu de l'Atlantique, à , ses caractéristiques diffèrent de celles des autres monts hydrothermaux. Il est formé d'évents de méthane et d'hydrogène, qui ne produisent pas de quantités importantes de dioxyde de carbone, de sulfure d'hydrogène ou de métaux. Les réactions chimiques de serpentinisation entraînent un pH alcalin (entre 9 et 11) et des températures basses, de . Les cheminées, blanches, sont constituées de carbonates, et peuvent s'élever jusqu'à de hauteur.
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