Ces vastes paysages sous-marins ne sont pas des plaines plates, vides, mais des terrains accidentés façonnés par des forces tectoniques, l'activité volcanique et les processus sédimentaires sur des millions d'années. Comprendre les caractéristiques géologiques des bassins océaniques est essentiel pour reconstruire l'histoire de la Terre, déchiffrer les mouvements des plaques tectoniques et évaluer les ressources naturelles. La cartographie bathymétrique moderne a révélé une variété étonnante de formes terrestres sous-marines, allant des chaînes de montagnes imposantes aux chasmes les plus profonds de la planète.

Qu'est-ce que les bassins océaniques?

Les bassins océaniques sont de grandes dépressions allongées sur la croûte terrestre qui tiennent l'eau de mer. Ils forment la base des océans du monde et sont limités par des marges continentales. La formation du bassin est principalement entraînée par la tectonique des plaques : lorsque les plaques continentales se séparent, la croûte océanique se forme aux crêtes de l'océan moyen et le bassin s'élargit au fil du temps. Inversement, les zones de subduction peuvent fermer les bassins lorsque les plaques convergent.

Principales caractéristiques géologiques des bassins océaniques

Le fond marin est loin d'être uniforme. Il se compose d'une variété de reliefs, dont beaucoup sont plus grands et plus spectaculaires que tout sur les continents. Les sections suivantes détaillent les reliefs sous-marins les plus importants trouvés dans les bassins océaniques.

  • Les crêtes du milieu de l'océan
  • Tendettes en haute mer
  • Monts sous-marins
  • Gagelets
  • Étagères continentales
  • Plaines abyssales
  • Vents hydrothermaux
  • Plateaus océaniques

Les crêtes du milieu de l'océan

Les crêtes du milieu de l'océan sont les plus longues chaînes de montagnes au monde, s'étendant sur plus de 65 000 kilomètres à travers le fond de l'océan. Elles se forment à des limites de plaques divergentes où les plaques tectoniques se séparent, permettant au magma de se lever du manteau et de créer une nouvelle croûte océanique. Ce processus, connu sous le nom de propagation du fond de l'océan, renouvelle en permanence le plancher de l'océan.

Les crêtes à propagation rapide, comme la montée du Pacifique Est, ont une topographie plus lisse et une vallée de fossé moins prononcée. Les crêtes à propagation lente, comme la crête du Moyen-Atlantique, présentent une vallée axiale profonde et un terrain accidenté. Les évents hydrothermaux sont communs le long des crêtes, où l'eau de mer percole par les fissures, se réchauffe et est expulsée sous forme de fluides riches en minéraux. Ces évents abritent des écosystèmes uniques basés sur la chimiosynthèse, y compris des vers géants, des palourdes et des bactéries spécialisées.

Pour plus de détails sur l'étalement du fond marin, voir National Geographic's panorama of seafloor spread.

Tendettes en haute mer

Les tranchées de profondeur sont les parties les plus profondes de l'océan, formées aux limites convergentes des plaques où une plaque tectonique subduit sous une autre. Ces dépressions linéaires peuvent dépasser 10 000 mètres de profondeur. La tranchée Mariana, la plus profonde connue, atteint environ 11 034 mètres au Deep Challenger. Les tranchées sont associées à une activité géologique intense, y compris des tremblements de terre et des arcs volcaniques sur la plaque de dépassement.

Malgré ces conditions, la vie prospère. Des organismes spécialisés comme les amphipodes, les escargots et les microbes extrémophiles se sont adaptés à la zone hadale. Les accumulations de sédiments organiques, ou « retombées de la tempête », soutiennent une communauté benthique unique. Les trennes jouent également un rôle clé dans le cycle mondial du carbone en séquestreant les matières organiques qui sont subduites au manteau.

Les tranchées remarquables comprennent la tranchée Tonga, la tranchée Philippine et la tranchée Pérou-Chili. Les recherches en cours sur les véhicules à submergence profonde continuent de révéler de nouvelles espèces et de nouveaux processus géologiques dans ces environnements éloignés.

Monts sous-marins

Les monts sous-marins sont des montagnes isolées qui s'élèvent du fond de la mer mais n'atteignent pas la surface de l'océan. Ils sont généralement d'origine volcanique et peuvent atteindre des milliers de mètres de haut. Les monts sous-marins se produisent souvent en chaînes formées comme une plaque tectonique se déplace sur un point chaud stationnaire.

Les monts sous-marins sont des points chauds de la biodiversité. Leurs pentes raides créent des courants d'élévation qui apportent des nutriments à la surface, soutenant des communautés denses de coraux, d'éponges, de poissons et d'invertébrés. De nombreux monts sous-marins ont des espèces endémiques uniques. Ils servent également de points de repère pour les espèces migratrices comme les baleines et les tortues.

Le nombre de monts sous-marins de plus de 1 kilomètre de hauteur est estimé à plus de 100 000, mais peu ont été explorés en détail. Pour plus d'informations sur l'écologie des monts sous-marins, voir le Catalogue des monts sous-marins de l'Université d'État de San Diego.

Gagelets

Les guyots sont des monts sous-marins plats qui ont été tronqués par l'érosion des vagues au cours de leur histoire géologique. Comme une île volcanique formée par un point chaud, il connaît une subsidence lorsque la plaque s'éloigne et se refroidit, éventuellement en bas du niveau de la mer. Le sommet plat indique que le pic était autrefois au-dessus de la surface de l'eau et était nivelé par l'action des vagues.

Les guyots sont importants pour comprendre l'histoire du niveau de la mer et les mouvements tectoniques des plaques. Leurs taux d'élévation et de subsidences imposent des contraintes à l'évolution thermique de la lithosphère océanique. La chaîne Emperor Seamount contient de nombreux guyots, dont Detroit Seamount et Meiji Guyot.

Étagères continentales

Les plateaux continentaux sont les extensions submergées des continents, formant une bordure en pente douce autour de la plupart des masses terrestres. Ils s'étendent du rivage à la pente continentale, généralement à des profondeurs allant jusqu'à 200 mètres, bien que certains plateaux soient plus profonds. La largeur des plateaux continentaux varie considérablement : hors des marges actives comme la côte du Pacifique en Amérique du Sud, les plateaux sont étroits; le long des marges passives comme l'est des États-Unis, ils peuvent être des centaines de kilomètres de large.

Ces plateaux sont des zones biologiquement riches. La lumière du soleil pénètre dans le fond marin, soutenant des écosystèmes productifs qui comprennent le phytoplancton, le poisson et les invertébrés benthiques. Les plateaux continentaux sont également importants sur le plan économique : ils contiennent de vastes réserves de pétrole et de gaz naturel, de sable et de gravier, et sont des lieux de pêche de choix.

Plaines abyssales

Les plaines abyssales sont les régions les plus plates et les plus étendues de la Terre, couvrant environ 40% du sol océanique. Elles se trouvent à des profondeurs comprises entre 3000 et 6000 mètres, entre la montée continentale et les crêtes du milieu de l'océan. Ces plaines sont formées par le dépôt de sédiments à grains fins – argiles et oozes biogéniques – qui recouvrent lentement la croûte basaltique accidentée.

Les plaines abyssales ne sont pas complètement ambiguës; elles sont ponctuées par des monts sous-marins, des collines abyssales et des failles mineures. Les taux d'accumulation de sédiments sont extrêmement lents, souvent millimètres par mille ans. L'environnement marin est froid, sombre et sous haute pression. La vie est clairsemée mais comprend des organismes qui nourrissent les dépôts comme les concombres de mer, les vers polychètes et les foraminifères.

Vents hydrothermaux

Les évents hydrothermaux sont des éléments localisés du fond marin où l'eau chauffée par géothermie émerge de fissures dans la croûte océanique. Ils se trouvent le plus souvent le long des crêtes de l'océan et des bassins de l'arc arrière. Lorsque l'eau de mer s'infiltre dans la croûte, elle est chauffée par le magma, devient flottante et remonte au fond marin, dissolvant les minéraux le long du chemin.

Ces évents créent des oasis de vie dans les eaux profondes. Les bactéries chimiosynthétiques oxydent l'hydrogène sulfure pour produire de la matière organique, formant la base d'un réseau alimentaire qui comprend des vers géants de tube, des palourdes, des crabes et des poissons. La biomasse autour des évents peut être extrêmement élevée. Les communautés de évent sont isolées et souvent endémiques, avec des espèces adaptées aux températures élevées et à la chimie toxique.

Pour un aperçu complet des écosystèmes des évents, voir La page de l'Institut océanographique des puits sur les évents hydrothermaux.

Plateaus océaniques

Les plateaux océaniques sont de grandes régions relativement plates de croûte océanique épaissie qui se dressent au-dessus du fond océanique environnant. Ils sont formés par des éruptions volcaniques massives associées à des panaches de manteau, créant de grandes provinces ignées (LIP). Le plateau de Java dans le Pacifique Sud-Ouest est l'un des plus grands, couvrant une zone de la taille de la Mongolie et atteignant des épaisseurs de plus de 30 kilomètres.

Ces plateaux peuvent avoir des effets importants sur la circulation océanique, le climat et la biodiversité. Leur mise en place coïncide souvent avec des périodes de changements environnementaux mondiaux, y compris des événements anoxiques océaniques et des extinctions massives. L'exhalation volcanique du dioxyde de carbone et du dioxyde de soufre peut modifier la chimie atmosphérique.

Processus de formation des bassins océaniques

La formation et l'évolution des bassins océaniques sont contrôlées par une série de processus tectoniques et magmatiques. Le principal moteur est la tectonique des plaques, qui décrit le mouvement des plaques lithosphériques rigides sur l'asthénosphère sous-jacente. À des limites divergentes, les plaques se séparent, permettant aux magmas de s'élever et de créer de nouvelles croûtes océaniques aux crêtes du milieu de l'océan, un processus appelé propagation du fond marin.

Aux limites convergentes, les plaques se heurtent et la plaque océanique plus dense est forcée sous la plaque continentale ou océanique plus légère, formant des zones de subduction. Cela crée des tranchées en eau profonde et des arcs volcaniques. La plaque subductrice transporte les sédiments et l'eau dans le manteau, alimentant le volcanisme et provoquant des tremblements de terre.

Au-delà de la propagation et de la subduction, d'autres processus façonnent les bassins. La subsidence thermique fait refroidir, contracter et couler la lithosphère océanique en s'éloignant de la crête, en approfondissement du bassin au fil du temps. La sédimentation des continents et la productivité biologique recouvre progressivement la croûte basaltique, en construisant des plaines abyssales. Les panaches de manteau peuvent produire des voies à points chauds, créant des chaînes de monts sous-marins et des plateaux océaniques.

L'importance d'étudier les bassins océaniques

L'étude des caractéristiques géologiques des bassins océaniques fournit des informations fondamentales sur plusieurs disciplines scientifiques.Géologiquement, le plancher océanique enregistre l'histoire des mouvements de plaques, de la convection du manteau et des épisodes volcaniques.

Les réserves d'hydrocarbures se trouvent sous les plateaux continentaux et les marges des eaux profondes. Les nodules manganèses, les encroûtements cobaltifères et les sulfures massifs des fonds marins provenant des évents hydrothermaux sont des sources potentielles de métaux pour l'exploitation minière future.

Les sédiments des plaines abyssales détiennent des registres de la température passée, de la circulation des océans et de la productivité biologique. Les formes terrestres submarines influencent les courants océaniques, qui à leur tour affectent les modèles climatiques mondiaux. De plus, la mer profonde est un puits de carbone majeur; des processus tels que la pompe biologique transportent du carbone organique vers le fond marin, où il peut être enterré pendant des millénaires.

Enfin, les écosystèmes uniques associés à des caractéristiques comme les évents hydrothermaux, les monts sous-marins et les tranchées représentent certains des habitats les plus extrêmes et les moins explorés de la Terre. Ils offrent des possibilités de découvrir de nouvelles espèces, de nouveaux composés biochimiques et des perspectives d'adaptation évolutionnaire.

Conclusion

Les caractéristiques géologiques des bassins océaniques — crêtes médio-océaniques, tranchées, monts sous-marins, guyots, plateaux continentaux, plaines abyssales, évents hydrothermaux et plateaux océaniques — sont le produit de processus terrestres dynamiques opérant sur de vastes échelles de temps. Chaque forme terrestre raconte une histoire de mouvements de plaques, d'activité volcanique, d'érosion et de sédimentation.