le relief sous-marin

Ces dernières décennies, la connaissance des fonds marins et de leur origine a fait des progrès remarquables. L'exploration de ces immensités a bénéficié de moyens importants mis à la disposition des chercheurs, qui ont pu organiser des campagnes scientifiques internationales, comme celles réalisées par les Américains avec le navire Glomar Challenger et, depuis 1985, avec le Joides Resolution.

L'état des connaissances

Les techniques nouvelles de recherche (sondages aux ultrasons, forages et prélèvements profonds, réflexion et réfraction sismiques, prospection magnétique, bathyscaphes…) ont permis des observations détaillées de quelques régions océaniques: même si la totalité des fonds océaniques est loin d'être parfaitement connue, il est désormais possible de proposer une description objective des fonds marins et d'en donner une explication cohérente.

La description du relief sous-marin

Très variés et présentant de grandes dénivellations, les fonds sous-marins se différencient en deux grands domaines: le domaine des marges continentales, où mers et océans empiètent sur les continents, et celui des bassins océaniques proprement dits, où sont atteintes de grandes profondeurs.

Les marges continentales

Autour des continents se développe une plate-forme de faible profondeur (moins de 200 m en général), doucement inclinée vers le large et qui constitue le simple prolongement des continents. Elle représente 15,5 % de la surface des mers et des continents. Sa largeur est fort variable: d'une moyenne de 70 km, elle peut se réduire à un simple liseré de quelques kilomètres de large en bordure des continents à relief escarpé (côte pacifique de l'Amérique du Sud) ou au contraire s'étaler sur des centaines de kilomètres en bordure des continents à relief modéré (Europe du Nord-Ouest, Argentine).

Cette plate-forme continentale, ou précontinent, est limitée vers le large par un talus plus ou moins abrupt (moyenne de 4 %), par lequel on passe à des fonds de plus de 3 000 m : c'est la pente continentale. Selon les cas, cette dernière peut être soit directement raccordée aux grands fonds océaniques par l'intermédiaire d'un glacis continental en pente très douce – dispositif typique des rivages de l'océan Atlantique –, soit séparée de ces grands fonds océaniques par une fosse étroite dans laquelle sont atteints les records de profondeur (l'abysse le plus profond de tous les océans est la fosse des Mariannes, dans le Pacifique, à plus de 11 000 m). Ces fosses s'allongent au pied du talus continental, au droit de plates-formes continentales généralement réduites : ce dispositif est général tout autour de l'océan Pacifique.

Les grands fonds océaniques

Ils se développent au-delà, et présentent à la fois de vastes étendues monotones et des régions accidentées. Les reliefs les plus étendus sont ceux des immenses plaines abyssales, plats ou ondulés en collines et qui atteignent des profondeurs maximales de 5 000 à 6 000 m. Ces grands bassins océaniques, par endroits accidentés de monts sous-marins de forme plus ou moins conique, sont cloisonnés par des reliefs saillants d'inégale continuité. Les plus continus et les plus remarquables de ces reliefs sont les dorsales médio-océaniques, véritables chaînes de montagnes sous-marines qui s'élèvent de 2 000 à 2 500 m au-dessus des plaines abyssales et qui sont le siège d'une intense activité tellurique (séismes et volcanisme sous-marins). La partie culminante de ces bombements est souvent coupée par une vallée axiale étroite (de 20 à 30 km en moyenne) et profonde (de 1 à 2 km) qu'on appelle rift océanique. Dans le détail, ces dorsales ont un tracé sinueux, tronçonné en une succession de segments décalés par des accidents transverses.

Ces reliefs forment globalement une dorsale longue de 60 000 km et qui se prolonge à travers tous les océans, de la mer polaire arctique au golfe de Californie, en passant par les océans Atlantique, Indien et Pacifique. Le profil de l'océan Atlantique montre que cette dorsale, en position axiale, partage l'océan en deux séries de formes symétriques: de part et d'autre du fossé axial, on rencontre successivement les chaînes parallèles de la dorsale, les bassins abyssaux, puis les marges continentales associant plate-forme, talus et glacis.

La constitution géologique des fonds marins

Aires continentales et aires océaniques correspondent à des ensembles de croûte terrestre de nature différente.

La croûte continentale, sous des couches sédimentaires éventuelles, est formée de roches cristallines riches en silice et de densité relativement faible (de 2,7 à 2,8 g/cm³ en moyenne) ; épaisse de 10 à 40 km en général, cette croûte continentale comprend une couche inférieure dite «basaltique» de densité plus importante (de 2,8 à 2,9 g/cm³) – il s'agit en fait d'un socle cristallisé injecté de filons de basalte provenant du manteau supérieur sous-jacent.

La croûte océanique est beaucoup plus mince : de 6 à 7 km d'épaisseur moyenne. Sous une faible épaisseur de couches sédimentaires se trouvent des basaltes qui, en profondeur, laissent place à des roches magmatiques entièrement cristallisées (gabbros et péridotites), sillonnées par des filons (dykes) de basalte. Cette croûte océanique est, dans sa composition, plus magnésienne et moins riche en silice que la croûte continentale : elle est donc plus dense (3 g/cm³ en moyenne).

On n'a jamais trouvé de croûte continentale au fond d'un bassin océanique. Une discontinuité géophysique, la discontinuité de Mohorovičič, ou le « moho », sépare les croûtes continentale et océanique du manteau supérieur. La profondeur du moho est très variable : de 4 à 10 km sous les océans à plus de 20 à 70 km sous la croûte continentale. Le manteau supérieur serait composé de roches dites ultrabasiques (roches silicatées très magnésiennes constituées d'olivines et de pyroxènes), de grande densité (3,3 g/cm³). Vers 100 km de profondeur, avec l'augmentation de la température et de la pression, il y a une modification du comportement mécanique du manteau supérieur, qui devient plastique: c'est l'asthénosphère, sur laquelle flotte la lithosphère rigide (ensemble croûte + manteau supérieur).

Pour en savoir plus, voir les articles relief, expansion des fonds océaniques.