Cordillères sous-marines: dorsales

1996/11/01 Ostolaza, Gentzane Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Geologia

Les nageoires dorsales, les chaînes de montagnes sous-marines, sont peu connues du grand public. Cette méconnaissance est une conséquence directe d'un certain nombre de facteurs, d'une part parce que nous ne les voyons pas et, d'autre part, parce que jusqu'à récemment les géologues et les experts sur ces sujets savaient peu. Cependant, dire que nous ne les voyons pas n'est pas tout à fait vrai; l'Islande, par exemple, est une partie de la dorsale qui sort sur l'eau et, d'autre part, parce que l'origine de nombreux tremblements de terre est dans les dorsales et, au moins, nous les percevons.

Il y a quelques années, avec l'approbation de la théorie de la tectonique des plaques et l'avancement de la technologie, un grand pas a été fait dans la recherche des dossards, bien qu'il reste encore beaucoup de points en suspens. Par exemple, nous savons aujourd'hui que les nageoires dorsales forment la plus longue chaîne montagneuse de la Terre, parcourant presque la totalité de la Terre sur 75 000 kilomètres ; qu'elles émettent huit fois plus de lave que tous les volcans de la planète formant une écorce océanique ; qu'elles se refroidissent à travers le trafic d'eaux marines en filtrant pendant des millions d'années toute l'eau de la mer ; qu'elles peuvent être cause de la transgression, etc.

Dans les pages suivantes, nous traiterons de la dynamique des dorsales et de l'élargissement du sol marin étroitement lié à elle.

Tectonique de plaques

Pour comprendre la dynamique dorsale, il faut connaître les fondements de la tectonique des plaques. Même si nous n'approfondissons pas trop, nous essayerons d'expliquer de la manière la plus simple possible en quoi consiste cette théorie.

Wegener (1880-1930) a d'abord postulé pour la théorie de la dérive continentale. Selon cette théorie, les continents flottent sur une surface océanique plus faible que dense (comme la glace sur l'eau). Ainsi, selon Wegener, les continents se déplacent en un temps formant un supercontinent appelé Pangea, même si tous étaient ensemble. Cette théorie n'a pas été acceptée jusqu'à ce qu'elle ait été prouvée par le zenpaléomagnetisme, après la mort de Wegener.

Ainsi, il a approuvé la théorie de la dérive continentale, qui, malgré son mouvement, a déjà été expliqué par les scientifiques à travers la tectonique de plaques.

On distingue deux types de lithosphère (surface terrestre plus partie du manteau supérieur) : continentale (basse densité) et océanique (plus dense). Son origine est différente et se compose de différentes roches. Les mouvements lithosphériques se produisent sur une asthénoosphère plus plastique. Comme indiqué ci-dessus, les continents se déplacent, mais pas comme des continents, c'est-à-dire que les plaques se déplacent. La Terre est formée de plaques ou, ce qui est la même chose, la lithosphère est divisée en pièces d'un puzzle, dans certaines d'entre elles il y a des continents et des écorces océaniques, dans d'autres seulement l'écorce océanique (voir figure 1).

Compte tenu de tout cela, le problème qui se pose et qui a donné de grands casseroles de tête est: si toute la surface est formée de plaques, comment se produisent les mouvements? Toutes ces pièces de l'écorce terrestre peuvent agir comme des bandes transporteuses: dans les dorsales se forme une nouvelle surface océanique, processus dans lequel chaque plaque s'éloigne les uns des autres comme expliqué ci-dessous. Pour que cette nouvelle surface ait sa place, la vieille surface doit disparaître ailleurs, dans les zones de subduction.

La figure 2 montre assez bien ces mouvements. Dans cette seconde image on voit les courants de convection du manteau, dont il existe encore des hypothèses sur ses origines et ses directions, étant celle de l'image l'une des plus acceptées. Comme on peut le voir, les courants ascendants du manteau supérieur forment une écorce océanique dans les dorsales. En conséquence, les deux plaques liées à ce dossard partent dans le sens inverse “en les glissant” sur l’asthénose (comme l’indiquent les flèches extérieures sur la sphère).

Le matériau litosphérique le plus ancien, le plus éloigné du dorsal, disparaît dans les zones de subduction liées aux courants descendant du manteau (comme la fosse chilienne). Ainsi, la lithosphère se forme et disparaît constamment. Le cas de Hawaï est spécial. Dans ce cas, le matériau du manteau monte à l'intérieur d'une plaque, formant un volcan dont sort le matériau du manteau.

Les images suivantes montrent les différents champs apparaissant dans la figure 2.

La troisième figure correspond aux zones de subduction. La plaque océanique est introduit sous le continental pour être plus dense ou océanique sous l'océan. Cela se produit «spontanément» lorsque la lithosphère océanique est ancienne (200 millions d’années), car en vieillissant elle devient plus dense, atteignant une densité plus élevée que l’asthénose (rappelez-vous que la lithosphère se déplace sur l’asthénose). Cette subduction ou l'effondrement est “naturel” de sorte que de petits tremblements de terre se produisent.

Cependant, lorsque les deux plaques ont une direction opposée et que les deux ont des continents, il s'enfonce avec force, comme on le voit dans le premier cas de la figure, lorsque des tremblements de terre très violents et des volcans se produisent parce que la lithosphère océanique est encore trop légère pour former la subduction, c'est-à-dire parce que l'asthénoïde a une densité plus élevée que cette plaque océanique. À mesure que la subduction se forme, la surface continentale s'élève comme on le voit dans la figure et, par conséquent, on forme des chaînes montagneuses liées aux zones de subduction, comme les Andes. Dans le cas de deux plaques à sens inverse, elles se heurteront et entre les deux une chaîne montagneuse, formée de deux plaques, sera formée. C'est le cas de l'Himalaya, formé par le choc de l'Inde avec la plaque eurasiatique. Vous pouvez voir ce cas dans la figure 4.

La figure 5 montre un schéma simple des dorsales. Les flèches indiquent le mouvement des plaques, à savoir les plaques qui se déplacent dans la formation de la nouvelle surface terrestre, où il a été découvert la preuve indéniable que les continents se déplacent, en mesurant les anomalies magnétiques ou paléomagnetisme cité ci-dessus. Les autres fonctionnalités seront exposées dans les points suivants.

Topographie des nageoires dorsales et géologie sous-marine

En raison de l'érosion, la topographie continentale change constamment. Dans le sous-marin, cependant, l'érosion a peu d'importance et les reliefs qui sont vus sont très similaires à l'original, de sorte qu'ils ont une signification géologique immédiate et sont très utiles pour l'interprétation.

Les dorsales océaniques sont de longues exaltations, larges et continues de fonds marins de mille kilomètres de large (le pied -5.000 m et le sommet -2.500 m) formant plus d'un tiers de l'océan. Sur la carte de la Figure 5, on peut observer que presque toute la Terre est entourée par un rift continental, éléments du même système d'expansion.

D'autre part, comme on peut le voir dans la figure 5, le sommet est fragmenté par une vallée qui s'appelle le rift océanique pour ses caractéristiques semblables à celles du rift continental, comme l'est de l'Afrique. Cependant, cette vallée n'apparaît pas dans toutes les dorsales, car on peut distinguer deux types de dorsales en fonction de la vitesse de propagation : dorsales lentes, avec une vitesse d'expansion de 1 cm/an (par exemple l'Atlantique) et rapides, qui s'étendent à 20 cm/an (par exemple celui du Pacifique). Dans cette dernière ne se distinguent pas rift océaniques.

Parmi les autres caractéristiques se distingue la présence de défauts transformables. La figure 6 montre le mouvement des nageoires dorsales. Ces défauts sont la cause de nombreux tremblements de terre.

Rift continentaux et océaniques

Jusqu'à présent, nous avons seulement dit qu'ils participent au même système de diffusion dorsale. Mais que sont-ils ? Ils reçoivent également le nom de Rift-valley et, en résumé, sont les profondeurs longues et étroites qui entourent la pente prononcée et droite qui découle de la formation de défauts sur la surface terrestre. Ils ressemblent beaucoup à des dorsales lentes. Il existe actuellement deux systèmes de rift actifs : Jordan Valley et le système de rift oriental africain.

Vous pouvez voir comment ces rift sont formés dans la figure 7. Dans la première étape il y a une bosse de la surface terrestre due aux courants ascendants du manteau. Dans la deuxième étape se succèdent les dômes résultant des forces de détente qui vont se produire.

À ce stade, le rift ressemble beaucoup aux dorsales (les mêmes courants ascendants du manteau, les mêmes forces de détente, etc. ). ). Dans les étapes suivantes, la formation de surfaces océaniques augmentera, éloignant de plus en plus les deux parties continentales. Lorsque suffisamment de surface océanique a été formée, la mer entre. Tant que le rift est actif, la surface océanique se formera et la mer deviendra de plus en plus profonde. Le résultat final de tout ce processus sera les deux continents séparés par une mer.

Hydrothermalisme des dossards et “Black Smoker”

En 1979, la plongée américaine Alvin découvre dans le dorsal oriental de l'océan Pacifique la petite oasis formée de crabes, palourdes et autres créatures au milieu d'eau noire qui versait une cheminée. C'est pourquoi ils se sont rapprochés des zones les plus chaudes des nageoires dorsales et ont découvert de nombreuses autres sources hydrothermales, tant dans le Pacifique que dans l'Atlantique. Comme on a pu le constater a posteriori, ce circuit hydrothermal qui refroidit les dorsales explique pourquoi des anomalies thermiques mesurées autour des dorsales.

Ces sources chaudes d’eau noire du Pacifique Est sont appelées « Black smoker ». La température de ces eaux est de 350 ºC et s'explique par sa richesse en sulfures métalliques. Les chaleurs et les sels minéraux qui dégagent les merres de Black contribuent à la prolifération des bactéries qui, à leur tour, facilitent la propagation des colonies vivantes.

Comme mentionné précédemment, les défauts traversent le dos. Depuis ces défaillances, il pénètre l'eau de la mer et peut atteindre jusqu'à 2-3 km de surface, où il est chauffé à 400-500 ºC et remonte en sortant du smoker. Dans ce voyage ascendant, l'eau chaude dissout partiellement les roches formant l'écorce terrestre, enrichissant l'eau dans les métaux. Ensuite, en sortant du smon noir et en se refroidissant, le dissous se précipite en formant des gisements minéraux, principalement des cyprès.

D'autres conséquences possibles de l'hydrothermalisme sont encore en cours de recherche. Cependant, l'importance de ce processus est indéniable si l'on considère que seulement pendant quelques millions d'années on peut recycler toute l'eau de la mer.

La vie est-elle apparue autour des nageoires dorsales ?

Il semble que les conditions physiques autour des black smokers soient appropriées pour la synthèse inorganique d'acides aminés et d'autres molécules prébiotiques. En outre, des cellules très primitives ont été trouvées autour d'elles. D'autre part, ce sont les seules zones de la Terre où, au lieu d'extraire l'énergie du Soleil à travers la photosynthèse, il est extrait de l'intérieur de la Terre par l'oxydation de composés sulfureux réduits.

Méthodes d'analyse des dossards

L'énorme taille des nageoires dorsales et l'inondation sont de grands obstacles à la recherche, d'où jusqu'à récemment n'ont pas été étudiés. Heureusement, les progrès technologiques ont facilité la connaissance des dossards.

Les techniques utilisées sont des sondages, plongée, profils sismiques, mesures d'anomalies thermiques et mesures d'anomalies gravimétriques, entre autres. Mais ils sont tous très chers et, sauf la plongée, le reste ne fournit que des informations indirectes. Autrement dit, il faut interpréter les données et cela a un grand risque.

La plongée la plus célèbre est Nautile. Grâce à elle, ils se sont penchés sur une faille et ont réussi à réaliser une section transversale de la croûte océanique. Cette section transversale a une grande signification géologique puisque chaque roche est formée dans des conditions particulières. Par exemple, les complexes phyloniens sont des indicateurs des canaux ascendants des matériaux du manteau. Mais il y a un système de recherche plus ancien et moins cher: la recherche d'ofiolites. Les ofiolites sont des fragments d'anciennes surfaces océaniques situées sur l'écorce continentale. Étant hors de l'eau, il est possible de voir la surface océanique sans plongée.

La plus grande information sur la surface océanique a été obtenue à partir de la recherche des suivantes. Le processus de formation de la surface océanique sur la surface continentale est appelé obduction. Cela a été représenté schématiquement dans la figure 9 à partir du modèle omanais. En fait, c'est l'ofiolite la plus étudiée, Omango, pour être la plus grande, et pour le manque de végétation, pour son amélioration imbattable, qui peut être vu dans son intégralité. De plus, contrairement à la plupart des ofiolites, la convergence des plaques n'est pas terminée et les continents qui les portent n'ont pas encore fait la collision. On estime qu'ils se heurteront à quelques millions d'années, ce qui provoquera la formation d'une chaîne montagneuse comme les Alpes entre la plaque arabe et eurasienne et la rupture de toute l'ofiolite, en éliminant l'empreinte de la mer existante entre les icontinents.