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 ?

La croûte océaniquecroûte océanique plonge dans le manteaumanteau au niveau des zones 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 volcaniquesarcs volcaniques. La frictionfriction entre la plaque plongeante et la plaque chevauchante génère également une forte sismicité, ce qui peut engendrer des séismesséismes de forte magnitudemagnitude, comme par exemple le séisme de Sumatra en 2004.

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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.

Au niveau d’une zone de subduction, une plaque océanique plonge sous une autre plaque, ici continentale. © Christoph Burgstedt, Fotolia
Au niveau d’une zone de subduction, une plaque océanique plonge sous une autre plaque, ici continentale. © Christoph Burgstedt, Fotolia

Impact sur le risque sismique et sur la morphologie de la marge

La capacité de blocage d'un volcan 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 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'Équateur 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.

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