Les zones de subduction représentent des limites de plaques convergentes où est recyclée la lithosphère océanique. Cependant, la croûte océanique qui entre en subduction est loin d’être lisse. Couverte d’une épaisseur variable de sédiments, elle porte également de nombreux reliefs, comme des volcans sous-marins, qui peuvent faire plusieurs centaines, voire des milliers, de mètres de haut. Que se passe-t-il lorsque l’un d’eux arrive au niveau de la fosse de subduction ?
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La croûte océanique plonge dans le manteaumanteau au niveau des zones de subductionzones de subduction, créant des régions complexes et particulièrement actives d'un point de vue magmatique et tectonique. Les zones de subductions sont généralement associées à la création de chaînes de montagnes ou d'arcs volcaniques. La frictionfriction entre la plaque plongeante et la plaque chevauchante génère également une forte sismicité, ce qui peut engendrer des séismes de forte magnitudemagnitude, comme par exemple le séisme de Sumatra en 2004.
Une croûte océanique jalonnée de reliefs importants
Le schéma, relativement simple, d'une croûte océanique plongeant sous une autre plaque omet cependant certains détails. La croûte océanique est en effet jalonnée de nombreux reliefs, comme des volcans sous-marins, qui peuvent atteindre des tailles importantes. Ces reliefs sont donc entraînés en même temps que la plaque plongeante vers la fosse de subduction. Mais que se passe-t-il lorsqu'un volcan de plusieurs kilomètres de haut pénètre dans la zone de subduction et commence à s'enfoncer sous la plaque chevauchante ?
Les données GPSGPS montrent que la présence de telles aspérités dans les zones de subduction sont susceptibles d'entraîner un blocage local de la plaque plongeante. Lorsque le glissement entre les plaques est ainsi localement stoppé ou ralenti, il s'ensuit une accumulation de contraintes et d'énergieénergie qui sera libérée brutalement à plus ou moins long terme, créant un fort séisme. D'autres modèles proposent que la subduction d'un mont sous-marin pourrait plutôt fracturer les roches de la marge, facilitant ainsi le glissement et ne donnant lieu qu'à une sismicité modérée et régulière.
Impact sur le risque sismique et sur la morphologie de la marge
La capacité de blocage d'un volcan sous-marinvolcan sous-marin en subduction dépend vraisemblablement de sa taille et de sa géométrie. Il apparait également que le relief subit une déformation interne au fur et à mesure de sa descente. Il est ainsi progressivement broyé par les contraintes cisaillantes inhérentes au processus de subduction. La présence d'un important relief sous-marin en subduction ne présage donc pas forcément d'un futur séisme de forte magnitude mais ces zones sont cependant à surveiller.
Au-delà du risque sismiquerisque sismique, l'entrée en subduction d'un relief océanique peut modifier la topographie et la morphologiemorphologie de la marge chevauchante, en créant notamment un bombement non négligeable de la plaque supérieure. Au large de l'ÉquateurÉquateur par exemple, l'entrée en subduction d'un volcan sous-marin haut de 1 à 2 kilomètres et large de 50 kilomètres a provoqué l’émergence d’une petite île, l'île de la Plata, à 35 kilomètres de l'axe de la fosse.
Quels sont les différents types de volcan ?
Une éruption effusive (ou lavique), aussi appelée « éruptions de type hawaïenéruptions de type hawaïen » se caractérise par l'émissionémission d'une lavelave particulièrement liquideliquide (température de 1.200 °C) qui s'écoule en majeure partie à la surface du volcanvolcan en activité. Elle forme donc des coulées de lave dont la vitessevitesse et la distance d'écoulement dépendent de la viscositéviscosité du magmamagma, de la pente de l'édifice volcanique et du taux d'effusivité (donc de la quantité de roche en fusionfusion émise par unité de temps).
Des éruptions effusives sur des volcans rouges
Les éruptions effusives ont principalement lieu sur des volcans dits « rouges », comme ceux observés au niveau des points chaudspoints chauds, par exemple à Hawaï. La lave émise dans ces conditions est principalement de nature basaltiquebasaltique, mais elle peut aussi être andésitiqueandésitique ou dacitique. Elle est par ailleurs pauvre en silicesilice, ce qui explique également sa faible viscosité.
Les éruptions effusives se distinguent des éruptions explosiveséruptions explosives, qui se caractérisent par l'émission de lave fragmentée dans l'atmosphère.
Volcans d'Hawaï : des éruptions de type hawaïen
Les éruptions effusives sont aussi appelées « éruptions de type hawaïen » car elles ont été définies à partir du dynamisme éruptiféruptif que l'on peut voir à l'œuvre à Hawaï, notamment sur le KilaueaKilauea, mais aussi en Islande par exemple.
Les éruptions produisent très peu de cendres car on est en présence d'un dynamisme éruptif effusif et pas explosif. Par contre, elles prennent la forme de fontaines de lave qui peuvent parfois atteindre plusieurs centaines de mètres de hauteur. La lave s'écoule ensuite sur de grandes distances et elle peut s'étendre sur de vastes surfaces, contribuant à l'édification de larges volcans boucliers aux pentes douces.
Ces pentes peuvent se déchirer sur plusieurs kilomètres en donnant des éruptions fissurales avec les fontaines de lave qui créent de véritables rideaux de feufeu. En atteignant la mer à Hawaï, les coulées permettent d'observer une manifestation caractéristique du volcanismevolcanisme sous-marinsous-marin, les laves en coussinslaves en coussins, encore appelées en anglais pillows lavas.
Des lacs de lave
Les éruptions hawaïennes peuvent aussi conduire à la formation de lacs de lave. Il en existe d'ailleurs un qui est quasi permanent au sommet du Halemaumau, à Hawaï. Les laves qui alimentent ces éruptions sont associées à des points chauds et elles doivent donc prendre naissance en profondeur dans le noyau de la Terrenoyau de la Terre.
© Sémhur, CC-by-sa-3.0, Futura ; © Josh Schwartzman, CC by-nc 2.0
