Mouvements de convection, rifting et zones de subduction

Mouvements de convection et panaches thermiques

Mouvements de convection composés de courants ascendants et descendants au sein d'un fluide. Ils se forment lorsque le fluide devient instable parce que le sommet est plus dense et tend à s'enfoncer, tandis que le bas est moins dense et a tendance à flotter à la surface.

Rifting et formation des archipels

Le rifting est la rupture d'une plaque continentale par l'action d'un panache thermique. Les roches volcaniques des archipels liés à un panache proviennent de la lithosphère océanique chaude, comme c'est le cas pour Hawaii ou les Açores. Tous les archipels ne sont pas liés aux points chauds.

Courants convectifs et refroidissement des panaches

Courants convectifs : le panache thermique est refroidi par deux processus principaux :

• Conduction de la chaleur vers la lithosphère : ce transfert thermique favorise le magmatisme, ce qui donne lieu à du volcanisme.
• Expansion des matériaux : les roches qui constituent le panache thermique se propagent vers des zones de faible pression ; leur expansion entraîne un refroidissement, de la même manière que l'expansion d'un gaz abaisse sa température.

Lorsque le matériau retombe dans le manteau par l'action des courants descendants, ceux-ci diffusent davantage le flux radial et peuvent rompre le panache thermique. Les fragments du panache thermique atteignant la discontinuité de Repetti ne retombent pas facilement et peuvent être retenus à cette discontinuité en raison de la pression de compactage.

Subsidence et zones de subduction

La subsidence est l'enfoncement lié à la formation de courants de convection provoquée par la lithosphère océanique descendante. Une zone de subduction est la région où la plaque océanique se plie et s'enfonce dans le manteau.

Caractéristiques des zones de subduction

Parmi les caractéristiques principales :

• Dans les océans, la plaque supérieure (overriding plate) peut être océanique ou continentale.
• La plaque en subduction se plie et forme une tranchée profonde et prolongée (fosse océanique).
• De grands volumes de sédiments peuvent s'accumuler dans la fosse ; si ces sédiments sont comprimés contre la plaque chevauchante, ils forment un prisme d'accrétion ou une falaise d'accrétion.
• Ce sont des zones de forte sismicité : les séismes se distribuent selon une pente appelée plan de Benioff.
• Le volcanisme, les intrusions plutoniques et la formation d'orogènes (chaînes de montagnes) sont liés aux processus de subduction et aux mouvements de plaques.

Types d'orogenèses selon l'origine

Selon leur origine, on peut distinguer quatre types d'orogenèses :

• les arcs insulaires ;
• les orogènes de collision ;
• les orogènes intraplaques ;
• les orogènes thermiques.

Arcs insulaires

Arcs insulaires : si la plaque chevauchante est composée de lithosphère océanique, l'orogenèse qui se forme à son bord donne lieu à un archipel linéaire d'îles volcaniques appelé arc insulaire.

Activité et risques

Les arcs insulaires sont des zones d'activité volcanique et sismique intense. Les fosses océaniques formées le long des arcs insulaires figurent parmi les plus profondes de la planète. L'activité sismique et volcanique élevée de ces archipels entraîne d'autres risques, comme les tsunamis (raz-de-marée très destructeurs).

Orogènes thermiques et sédimentation

Si la plaque supérieure est composée de lithosphère continentale, le relief volcanique de bord est parfois appelé orogène thermique. Dans la zone de subduction on peut former une fosse peu profonde plutôt que les fosses profondes typiques des arcs insulaires. Les sédiments sont fortement comprimés contre le talus continental et peuvent être attachés à la formation d'un prisme d'accrétion composé de roches métamorphiques et sédimentaires.

La croûte océanique de la plaque en subduction subit des processus (par exemple déshydratation) qui favorisent la production de magmas entre le manteau et la croûte ; ces magmas tendent à remonter, conduisant à des éruptions volcaniques et à la formation d'intrusions plutoniques au sein de la croûte continentale.

Orogènes de collision

Lorsque la collision se produit entre deux plaques continentales et qu'aucune plaque n'est subductée en profondeur, on parle d'orogène de collision. Lors de ces collisions, contrairement aux arcs insulaires et aux orogènes thermiques, le processus prédominant n'est pas le volcanisme mais le pliage et le raccourcissement des matériaux des deux plaques, ainsi que des sédiments qui s'étaient accumulés entre elles avant la collision. Entre les deux plaques, un magmatisme profond peut donner naissance à des roches plutoniques.

Orogènes intraplaques

Orogènes intraplaques : lorsque la compression provenant d'une collision est transmise à l'intérieur des plaques, elle peut provoquer la formation de grandes failles et des séismes. Ces orogènes ne forment pas nécessairement une structure linéaire le long d'une bordure continentale ; ils conservent parfois la forme vaguement repliée d'anciens bassins sédimentaires. Le pliage du matériau y est généralement moins intense que dans les orogènes de collision, et le relief formé est en conséquence de moindre altitude.