Prisme d'accrétion : qu'est-ce que c'est ?

Un prisme d'accrétionaccrétion représente une structure d'origine tectonique liée à l'accumulation de sédiments au niveau d'une fosse de subductionsubduction.

Écaillage et accumulation de sédiments

Dans les zones de subduction, la croûte océanique plonge sous une autre croûte (continentale ou océanique). Ce processus de recyclagerecyclage de la croûte océanique est essentiel en tectonique des plaquestectonique des plaques. Outre la génération d'un magmatisme d'arc, le processus de subduction peut mener à la création d'un prisme d'accrétion. En effet, la croûte océanique, qui s'apprête à plonger sous la plaque chevauchante, est porteuse d'une certaine épaisseur de sédiments, d'autant plus importante que la croûte est âgée. Dans certains cas, la plaque chevauchante va former un butoir rigide qui va progressivement râcler les sédiments présents sur la plaque plongeante. Au niveau de la fosse de subduction, va ainsi se former une imbrication d'écailles sédimentaires : le prisme d'accrétion.

Au fil du temps, le prisme d'accrétion peut atteindre plusieurs kilomètres d'épaisseur, 20 à 40 km, comme par exemple le prisme d'accrétion au sud de l'île de Vancouver. Cette forte accumulation de sédiments engendre des conditions de haute pressionpression mais de basse température, qui permettent le métamorphisme des sédiments enfouis. Ces environnements permettent ainsi la genèse de roches appartenant au faciès des schistesschistes bleus, voire des éclogites.

Diagramme de la tectonique des plaques montrant la convergence d'une plaque océanique et d'une plaque continentale. © MagentaVert, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Architecture d’un prisme d’accrétion

De manière générale, l'architecture d'un prisme d'accrétion peut se décomposer en deux parties : une partie superficielle qui se forme par l'accrétion frontale des sédiments et une partie profonde qui se forme par sous-placage de matériel sédimentaire entrainé à plus grande profondeur.

L'architecture interne des prismes d'accrétion est complexe. De manière générale, le prisme se construit par empilement d'écailles qui vont former un éventail, les écailles les plus anciennes se trouvant progressivement soulevées et verticalisées par les écailles plus récentes. Au-dessus de cette structure en éventail, se trouvent souvent des glissements gravitaires comme des turbidites (avalanchesavalanches sous-marines de sédiments). Les sédiments participant à ces glissements gravitaires peuvent être issus du prisme en lui-même ou bien provenir de la marge continentale. Il apparait que les prismes d'accrétion sont constitués de sédiments et de roches d'origines très différentes. En plus des sédiments apportés par la plaque océanique, on retrouve des fragments de croûte océanique (résidus de volcans sous-marins ou îles délaminés lors de l'entrée en subduction) et des sédiments de plaque chevauchante (érosion de l'arc volcanique ou de la croûte continentalecroûte continentale). 

La géométrie et l'architecture détaillée des prismes d'accrétion sont cependant très variables. Elles sont contrôlées par différents facteurs, en particulier la forme du butoir, la quantité de matériel sédimentaire arrivant dans la zone de subduction, ou encore l'angle du plan de subduction. Dans certains cas, une grande quantité de sédiments va réussir à passer en subduction sans entrer dans le prisme, apportant ainsi une grande quantité d'eau en profondeur, ce qui entraine un volcanismevolcanisme calco-alcalin au niveau de l’arc volcanique. À l'inverse, certaines zones de subduction présentent une géométrie qui empêche toute entrée de sédiment en subduction. Dans d'autres cas, l'apport en débris d'origine continentale peut être si important qu'il va modifier la géométrie du prisme d'accrétion en empêchant le soulèvement des écailles les plus anciennes.

Diversité structurale et géométrique des prismes d’accrétion. © Atsushi Noda, Ayumu Miyakawa, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Marge en érosion ou en accrétion

Le prisme d'accrétion n'est pas une généralité et sa présence n'est pas systématique au niveau des zones de subduction. On ne les trouve qu'au niveau des marges dites en accrétion tectonique. À l'inverse, dans les marges dites en érosion tectonique, le processus de subduction va progressivement éroder par le dessous la marge chevauchante en y arrachant des fragments de croûte qui seront transportés, puis accumulés plus loin sous la plaque continentale, pouvant engendrer un soulèvement (cas de l'Altiplano). Dans ce cas, il n'y a pas de prisme d'accrétion. C'est le cas des marges du Guatemala et du Pérou, par exemple. La présence ou non d'un prisme d'accrétion semble dépendre avant tout de la quantité de sédiments disponibles.

Les prismes d'accrétion les plus connus ceux de la Barbade en avant de l'arc des Antilles, de Nankaï au sud du Japon, du Costa Rica et de l'Orégon. Ces marges en accrétion croissent vers l'océan par l'accumulation de sédiments.

Des paléo-prismes d’accrétion dans les chaînes de montagnes

Des reliques d'anciens prismes d'accrétion peuvent être observés dans les chaînes de montagnes, qui résultent de la fermeture d’un océan par subduction, puis de la collision de massesmasses continentales. Dans ce contexte, il n'est pas impossible de retrouver des restes de paléo-prismes d'accrétion, comme c'est le cas dans les Alpes avec les Schistes Lustrés.