Sciences · Terre et climat
La subduction
La subduction est le plongement d’une plaque océanique sous une autre plaque, dans le manteau terrestre. Elle crée les fosses océaniques, les plus grands séismes et des chaînes de volcans explosifs.
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La subduction est le grand mécanisme de recyclage de la Terre. La lithosphère océanique, créée aux dorsales, refroidit et s’alourdit avec l’âge ; lorsqu’elle rencontre une autre plaque, elle s’enfonce sous elle et retourne dans le manteau. Le mot vient du latin sub, « sous », et ducere, « conduire ». Les zones de subduction bordent la quasi-totalité du Pacifique et concentrent les phénomènes géologiques les plus violents de la planète.
Comment fonctionne la subduction ?
- Le plongement : la lithosphère océanique ancienne est plus dense que l’asthénosphère sur laquelle elle repose. À la limite de plaques, elle s’enfonce sous une plaque plus légère, continentale ou océanique plus jeune.
- La fosse : à l’endroit où la plaque plonge, le fond marin forme une fosse océanique profonde et étroite.
- La déshydratation : en descendant, la plaque chauffe et ses minéraux libèrent l’eau qu’ils contenaient, vers 100 km de profondeur.
- La fusion : cette eau abaisse le point de fusion du manteau situé au-dessus, qui fond partiellement. Les magmas remontent et forment un arc de volcans parallèle à la fosse.
- La descente profonde : la plaque continue de plonger ; la tomographie sismique en suit certaines jusqu’à la base du manteau, vers 2 900 km.
La traction exercée par la plaque qui plonge (slab pull) est considérée comme le principal moteur des mouvements des plaques.
Les trois types de subduction
| Type | Plaques concernées | Relief créé | Exemples |
|---|---|---|---|
| Océan sous continent | Plaque océanique sous plaque continentale | Cordillère volcanique en bord de continent | Andes, Cascades (États-Unis) |
| Océan sous océan | Plaque océanique ancienne sous plaque océanique plus jeune | Arc d’îles volcaniques | Japon, Mariannes, Petites Antilles, Aléoutiennes |
| Continent contre continent | La subduction se bloque : le continent est trop léger pour plonger | Chaîne de collision | Himalaya, Alpes |
Dans le troisième cas, on parle de collision plutôt que de subduction : c’est ainsi que naissent les grandes chaînes de montagnes.
Les fosses océaniques
Les fosses sont les points les plus profonds de la Terre. La fosse des Mariannes, dans le Pacifique Ouest, où la plaque pacifique plonge sous la plaque philippine, atteint environ 10 900 à 11 000 m au Challenger Deep : l’Everest y disparaîtrait avec plus de 2 km d’eau au-dessus de son sommet.
| Fosse | Profondeur maximale approximative |
|---|---|
| Mariannes | 10 900 à 11 000 m |
| Tonga | 10 800 m |
| Kouriles-Kamtchatka | 10 500 m |
| Philippines | 10 500 m |
| Porto Rico (la plus profonde de l’Atlantique) | 8 400 m |
Les séismes de subduction
Le contact entre les deux plaques se bloque, accumule des contraintes pendant des siècles, puis cède brutalement. Ces séismes de mégachevauchement sont les plus puissants connus :
| Séisme | Date | Magnitude |
|---|---|---|
| Valdivia (Chili) | 22 mai 1960 | 9,5 |
| Alaska | 27 mars 1964 | 9,2 |
| Sumatra-Andaman (Indonésie) | 26 décembre 2004 | 9,1 |
| Tōhoku (Japon) | 11 mars 2011 | 9,0 à 9,1 |
| Kamtchatka (Russie) | 4 novembre 1952 | 9,0 |
En soulevant brusquement le fond marin, ils provoquent souvent des tsunamis. Les foyers des séismes dessinent dans la plaque plongeante un plan incliné jusqu’à environ 700 km de profondeur, le plan de Wadati-Benioff, du nom des sismologues qui l’ont décrit. Voir aussi séismes et échelle de Richter.
Les volcans de subduction
Les magmas des zones de subduction, riches en eau et en silice, sont visqueux : les gaz s’en échappent difficilement, et les éruptions sont souvent explosives (nuées ardentes, panaches de cendres). Ces volcans forment l’essentiel de la ceinture de feu du Pacifique, qui regroupe une grande majorité des volcans actifs émergés du globe.
Exemples célèbres : le mont Saint Helens (1980), le Pinatubo (1991), le Fuji, le Merapi. En France, la montagne Pelée en Martinique, dont l’éruption de 1902 a détruit Saint-Pierre, et la Soufrière de Guadeloupe sont des volcans de la subduction des Petites Antilles (voir volcans).
Le rôle de la subduction dans le système Terre
- Recyclage : elle renvoie dans le manteau la croûte océanique, des sédiments et de l’eau, et explique pourquoi aucun fond océanique n’a plus de 200 millions d’années.
- Fabrication des continents : les magmas des arcs volcaniques, riches en silice, ont construit au fil des milliards d’années l’essentiel de la croûte continentale.
- Cycle du carbone et de l’eau : une partie du carbone et de l’eau entraînés en profondeur est restituée à l’atmosphère par les volcans, sur des millions d’années.
- Ressources : de nombreux gisements de cuivre, d’or et de molybdène, comme ceux du Chili, sont liés aux magmas de subduction.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre subduction et obduction ?
Dans la subduction, la plaque océanique plonge sous l’autre plaque. Dans l’obduction, beaucoup plus rare, un morceau de lithosphère océanique est charrié par-dessus un continent : il forme une ophiolite, comme en Oman.
À quelle vitesse une plaque plonge-t-elle ?
De quelques centimètres à une dizaine de centimètres par an. Aux Tonga, la convergence dépasse localement 20 cm par an, l’une des plus rapides du globe.
Y a-t-il une subduction près de la France métropolitaine ?
Pas de subduction active de grande ampleur. En Méditerranée, la subduction se poursuit sous l’Italie du Sud (arc calabrais), sous la Grèce (arc égéen) et a façonné les Alpes, désormais en collision. En outre-mer, les Antilles françaises sont situées au-dessus d’une zone de subduction active.