Fosses océaniques

Qu'est-ce qu'une fosse océanique ?

Les fosses océaniques existent car les rifts océaniques ou dorsales océaniques existent. Ces régions sont liées entre-elles. Une fosse océanique ou fosse sous-marine est une dépression sous-marine très profonde, pouvant descendre jusqu'à 11 000 mètres, sous le niveau de la mer. Ce sont les régions où se recycle la lithosphère océanique en redescendant dans le manteau supérieur terrestre. Les fosses océaniques se situent principalement le long des lignes sismiques.
Les grandes profondeurs des océans se trouvent généralement en périphérie des continents, le long des plateaux continentaux ou le long des arcs insulaires et non au centre des océans. Cela s'explique par le fait que la plaque océanique, supportée par la lithosphère, s'enfonce, sous l'effet de son propre poids, généralement par subduction sous la plaque continentale, comme un "tapis roulant" qui disparait sous la croute continentale. C'est à cet endroit que l'on va trouver les fosses abyssales les plus profondes.
Ce grand tapis roulant des plaques océaniques crée en permanence des surfaces nouvelles le long des dorsales océaniques, au centre des océans. Puis il redescend le long des fosses, sous les continents, et fait ainsi disparaitre à la même vitesse les anciennes surfaces. En d'autres termes, le recyclage de la lithosphère crée autant de nouvelles croutes océaniques dans les dorsales qu'il en fait disparaitre dans les grandes fosses de subduction. Ces couches de subduction de plusieurs dizaines de kilomètres d'épaisseur s'enfoncent sous la croute continentale, et ainsi provoquent de fréquents séismes au niveau des fosses océaniques.
Notre Terre est vivante « active », c'est une machine thermique qui produit de la chaleur, beaucoup de chaleur qui a besoin de s'évacuer. Elle ne peut s'évacuer par conductivité (propagation de chaleur par agitation moléculaire de proche en proche) car les couches internes de la Terre sont beaucoup trop épaisses.

Elle s'évacue donc essentiellement par convection (déplacement de matière), dans les dorsales océaniques sous forme d'éjection de gaz chaud et de laves chaudes.
Les continents correspondent à un ensemble de plaques continentales rigides qui interagissent les unes par rapport aux autres (mouvements affectant les structures géologiques), soit en s'écartant les unes des autres en créant des rifts comme au milieu des océans, soit en se rapprochant les unes des autres, en descendant dans les fosses sous-marines, soit en glissant les unes sur les autres comme le long de la faille de San Andreas, située en Californie où il n'y a ni création de surface ni destruction de surface.
En résumé à tout moment il y a égalité entre création de surface et destruction de surface. Cela se traduit par un renouvèlement permanent du plancher océanique, qui plongent continument à l'intérieur de la Terre. Cela explique pourquoi l'âge moyen des plaques océaniques (le fond des océans) est de ≈100 millions d'années, bien plus jeunes que les plaques continentales (les continents) qui elles, peuvent atteindre environ 2 à 3 milliards d'années. C'est cette mobilité du fond des océans qui provoque la mobilité des continents.

N. B. : Alfred Lothar Wegener (1880-1930) astronome et climatologue allemand, propose l’hypothèse de la mobilité des continents. Il publie sa théorie de la dérive des continents en 1912. Sa théorie reposait sur de nombreux arguments géodésiques, géophysiques, géologiques et paléontologiques. En 1915 Wegener émet l’hypothèse de l’existence, à la fin du Paléozoïque ou ère primaire (−541 à −252,2 millions d'années), d'un supercontinent unique antérieur, qu'il appelle la Pangée « toutes les terres », qui se serait ensuite fracturée.

Image : Fosse de subduction qui plonge dans les profondeurs du manteau supérieur de la Terre.

Tableau : fosses océaniques les plus profondes de la planète.

Profondeur des fosses océaniques

Alors que les plaines abyssales se situent en moyenne à 5 000 mètres de profondeur, les fosses océaniques, elles, peuvent atteindre 11 000 mètres. Cependant si elles sont extrêmement mobiles (≈15 cm par an), elles sont aussi relativement étroites, quelques dizaines de kilomètres seulement.
La fosse des Mariannes dans le Pacifique, le long de l’archipel des iles Mariannes, est la fosse sous-marine la plus profonde avec ses 11 033 mètres.
La fosse des Tonga, atteint 10 882 m.
La fosse des Kouriles, près du Japon, atteint la profondeur de 10 542 m.
La fosse des Philippines, à l'est des Philippines, atteint la profondeur de 10 540 m.
La fosse d'Amirauté, dans l'océan indien, atteint la profondeur de 9 500 m.
La fosse de Porto-Rico, dans l'océan atlantique, atteint la profondeur de 9 218 m.
Le relief de la Terre, à cause de la présence d'eau, est moins bien connu que celui d'autres corps célestes comme la Lune ou Mars.

La planète est actuellement cartographiée par sondages acoustiques à partir de navires, mais moins de 10% de la superficie du domaine océanique est couvert par des mesures d'échosondeurs océanographiques.
Si les satellites savent mesurer la hauteur de la surface de la mer, les reliefs sous-marins sont moins facilement mesurables.
Cependant ils peuvent être cartographiés à partir de leur signature, sur la surface des océans.
Ces cartes par satellite ne remplacent pas les données traditionnelles mais offrent une vision globale.
Les méthodes géophysiques permettent à présent de calculer une carte globale de la topographie des fonds sous-marins à partir des mesures altimétriques satellitaires de la surface des océans.

Image : Les fosses océaniques de l'océan Pacifique, de l'océan Atlantique et de l'océan Indien.

Structure de la Terre

Les planètes sont supposées être constituées de couches successives de densité croissante.
Les matériaux sont dans l'ordre de leur densité, le fer au centre puis le sulfure de fer, les silicates, l'eau, l'azote, le gaz carbonique, l'ammoniac, le méthane, l'hélium, l'hydrogène. Il n'existe pourtant pas deux planètes identiques dans leurs structures, chacune a ses caractéristiques propres. Le fer natif, premier condensat Grains solides de composés chimiques et minéralogiques condensés nais dans les nébuleuses, à la suite de se que l'on appelle: la séquence de condensation. Les premiers composés qui se condensent à 1300°C, sont des oxydes riches en titane, aluminium et calcium. Vers 1050°C se condense massivement le fer métallique, puis vers 950°C, le premier silicate en l'occurrence le silicate de magnésium et de fer. Vers 800°C, se forment des silicates à structures plus lâches, les feldspaths et le sulfure de fer. A des températures encore plus basses se condense un silicate contenant de l'eau et à 0°C l'eau se condense en glace. abondant, est le constituant du noyau terrestre. Le silicium, le silicate de magnésium et de fer constituent les composants essentiels du manteau terrestre. Le feldspath, condensat qui donne le basalte, constitue le plancher des océans terrestres. La structure interne de la Terre est donc répartie en plusieurs enveloppes successives, la croute terrestre, le manteau et le noyau. Cette représentation est très simplifiée puisque ces enveloppes peuvent être elles-mêmes décomposées. Pour repérer ces couches, les sismologues utilisent les ondes sismiques, dès que la vitesse d'une onde sismique change brutalement, c’est qu'il y a changement de milieu, donc de couche. Cette méthode a permis, par exemple, de déterminer l'état de la matière à de grandes profondeurs (manteau profond, noyau). Ces couches sont délimitées par les discontinuités comme la discontinuité de Mohorovicic entre la croute et le manteau, celle de Gutenberg entre le manteau et le noyau.
La Terre s'est formée par accrétion de météorites et les différentes couches se sont mises en place en respectant la masse volumique de ses constituants.

La théorie de la tectonique des plaques est maintenant admise depuis la fin des années 1960 et s’impose largement dans le monde scientifique.
Au 19ème siècle on avait du mal à croire que des continents entiers puissent dériver. On sait maintenant que le manteau solide est animé d’immenses courants de convections qui circulent depuis des millions d’années.
L’image que nous avons maintenant est celle d’une planète active et complexe dont la croute est composée de plaques océaniques et continentales, de compositions minéralogiques différentes, sans cesse en mouvement sous l’action combinée de courants de convections internes et de la gravité terrestre.
Des blocs continentaux se forment par collisions de plaques continentales et se déchirent, selon un cycle de 400 millions d’années.
Des plaques océaniques, plus lourdes, participent à ce ballet incessant depuis plusieurs milliards d’années et finissent souvent par plonger à l’intérieur de la Terre par subduction, participant ainsi au recyclage de la croute terrestre dont l'épaisseur varie entre quelques kilomètres et 65 km.
La graine (noyau interne) est une boule solide de 1220 km de rayon, située au centre de la Terre.
Les sismologues soupçonnent l'existence d'une amande en son sein. Elle est entourée du noyau liquide composé d'un alliage de Fer en fusion.
La graine s'accroit, par cristallisation du Fer du noyau liquide, qui se refroidit lentement.

Image : La structure de la Terre : la croute continentale en surface a une épaisseur de 30 à 65 km, le manteau supérieur d'une épaisseur de 670 km, le manteau inférieur d'une épaisseur de 2180 km, le noyau externe d'une épaisseur de 2270 km, le noyau interne d'une épaisseur de 1220 km.

Carte des fonds marins

Les satellites font partie des outils d'observation des grands fonds, on étudie depuis les années 1990, les fonds océaniques depuis l'espace. D'avril 1994 à mars 1995, le satellite européen ERS-1, grâce à son radar altimétrique, a effectué une cartographie complète de la topographie des fonds océaniques. Il a ainsi fourni une vision globale de l'océan mondial avec une résolution de quelques kilomètres .
On y retrouve les structures déjà connues telles les dorsales, les grandes fosses, mais on découvre aussi des millions de petits volcans sous-marins inconnu.
Ces mesures altimétriques nous renseignent aussi sur d'autres aspects des grands fonds : la tectonique des plaques (par étude des alignements volcaniques et de la direction des failles), les volcans sous-marins, la structure de la lithosphère,...

N. B. : La topographie permet de mesurer puis de représenter sur une carte les formes et les détails visibles de la Terre.
La bathymétrie est la science de la mesure des profondeurs de l'océan afin de déterminer la topographie du plancher marin.

Image : Topographie et bathymétrie de la terre et des océans de -12000 à + 9000 mètres (données satellite).
source Ifremer.