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expansion des fonds océaniques

Dorsales océaniques
Dorsales océaniques

Élargissement des océans résultant de l'accrétion de la croûte océanique par mise en place de matériaux mantelliques (en provenance du manteau) dans l'axe des dorsales.

L'expansion annuelle des fonds océaniques, ou accrétion, est de l'ordre du centimètre (dorsale lente) ou du décimètre (dorsale rapide). Elle résulte de l'écartement des plaques lithosphériques entraînées par les mouvements convectifs de l'asthénosphère. Elle engendre un renouvellement permanent des fonds et, en l'absence de subduction, un écartement des blocs continentaux (rift continental → fossé d'effondrement).

Premières observations de l'expansion des fonds océaniques

Les premières explorations systématiques des fonds océaniques se sont déroulées lors de la Seconde Guerre mondiale avec l'utilisation du sonar. En observant les profils réalisés, les géologues se sont interrogés sur la nature des reliefs au milieu des océans et sur celle des fosses autour du Pacifique.

Cherchant à expliquer la topographie sous-marine, c’est en 1960 que Harry Hammond Hess suppose que des mouvements de convection assurent l’expansion océanique.

Pour Arthur Holmes, la Terre n’étant pas expansible, il suppose que si de la croûte se forme à certains endroits (dorsales), elle doit disparaître ailleurs. Cette destruction se ferait dans les fosses des zones de convergence (subduction, collision → tectonique).

En 1962, le géophysicien américain Robert Dietz est le premier à émettre l’idée d’une expansion des fonds océaniques se formant perpétuellement au niveau des dorsales, s’éloignant de part et d'autre et venant s'enfoncer au niveau des fosses de subduction.

Les confirmations successives

En 1935, le sismologue japonais Kiyoo Wadati montre l’enfoncement des foyers sismiques ( séisme) à partir de la fosse du Japon. En 1949, Victor Benioff l’interprète comme un plongement de matériaux sous la croûte océanique. À partir de 1967, les géologues américain Bryan Isacks et Lynn Sykes confirment ces mouvements au niveau des zones de subduction. Les pertes lithosphériques ne peuvent se justifier que si des matériaux prennent naissance plus loin (au niveau des dorsales, par accrétion).

L’existence de points chauds est suggérée dès 1963. Le déplacement des plaques lithosphériques au-dessus d’une remontée fixe de magma serait à l’origine de l’alignement de volcans de plus en plus vieux.

En 1963, Frederick Vine et Drummond Matthews analysent les relevés des inversions du paléomagnétisme des basaltes du plancher océanique. Ils constatent une symétrie de part et d’autre des dorsales de la disposition de ces polarités (alternances de bandes normales et inverses). En 1967, le géophysicien américain William Jason Morgan les interprète comme une formation permanente de lithosphère océanique, à la manière d’un tapis roulant qui se déplace latéralement depuis la limite de divergence des plaques. Des calculs mathématiques sur la géométrie de la sphère terrestre étayent sa démonstration. L’année suivante, les géophysicien américain Dan Mac Kenzie et Bob Parker publient des arguments s’appuyant sur des enregistrements sismiques pour démontrer ce glissement de la lithosphère sur l’asthénosphère.

Dès 1968, le navire Glomar Challenger collecte de façon systématique des échantillons de roches du plancher océanique. Le Joides Resolution (→ JOIDES) fera des forages plus profonds et plus précis. Les relevés indiquent que les sédiments en contact avec le plancher océanique sont de plus en plus vieux au fur et à mesure qu’on s’éloigne de la dorsale

L’estimation de la vitesse d’expansion des fonds océaniques

À partir de l’âge des sédiments océaniques (→ roche sédimentaire) au contact avec le plancher lithosphériques ou de l’âge de formation des basaltes évalué par les inversions magnétiques, on peut estimer la durée de l'expansion (t). La largeur de la bande de sédiments par rapport à la dorsale apporte une valeur de la distance (d) parcourue par le plancher océanique. La vitesse d’expansion de la plaque lithosphérique est donnée par v = d/t (en cm/an).

Ce même calcul peut se faire par la mesure de la distance entre un volcan éteint et le volcan encore actif d'un point chaud. L’âge d'un volcan s'apprécie facilement et cette méthode permet également d'obtenir la direction et le sens de déplacement de la plaque.

Depuis 1994, les mouvements absolus sont suivis en direct par les 24 satellites du système GPS. On réalise ainsi le modèle cinématique du déplacement relatif des plaques lithosphériques.