SUBDUCTION

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Caractères géophysiques associés aux zones de subduction

La notion de subduction fut définie en deux étapes principales. La première est la reconnaissance d'une surface sismique séparant continent et océan, et plongeant sous le continent jusque vers 700 kilomètres de profondeur ; les noms de Kiyoo Wadati et de Hugo Benioff lui sont liés. La seconde est la mise en évidence du mouvement selon cette surface qui marque la plongée d'une plaque de lithosphère océanique sous une autre plaque lithosphérique, toutes notions définies à cette occasion ; à cette étape sont attachés les noms de Bryan L. Isacks, Jack Oliver et Lynn R. Sykes, dont les travaux ont contribué à l'élaboration de la théorie des plaques.

Historique : l'étude des séismes

C'est le Japonais Wadati qui, le premier, montra en 1935 que les foyers des séismes dans le nord-ouest du Pacifique se disposaient globalement sur un plan incliné à 450 vers l'Asie, avec des séismes superficiels proches de la fosse du Japon à l'est, des séismes de moyenne profondeur (300 km) sous la mer du Japon et des séismes de grande profondeur (700 km) à l'ouest, sous l'Asie voisine (cf. tectonophysique, fig. 4). Après la Seconde Guerre mondiale, Benioff refit cette observation dans l'arc des Tonga et en Amérique du Sud et conçut ainsi que l'océan Pacifique était séparé des continents qui l'entouraient par une « faille » inclinée à 450 en moyenne vers les continents (fig. 3). Ainsi naquit la notion de plan de Benioff – lieu géométrique des foyers sismiques à la périphérie des océans du type du Pacifique –, que l'on tente aujourd'hui d'appeler plan de Wadati-Benioff maintenant que, la guerre passée, les écrits de Wadati sont appréciés à leur juste valeur.

La notion de subduction devait naître dans le cadre de l'élaboration de la théorie des plaques car, jusqu'alors, le mot n'avait pas été prononcé, sauf dans l'optique de Amstutz. On doit cette notion aux travaux de Isacks, Oliver et Sykes qui montrèrent (cf. tectonique des plaques, fig. 9) : en premier lieu, en se fondant sur l'étude des mécanismes au foyer des séismes, que le mouvement le long du plan de Benioff correspond à l'enfoncement de la lithosphère océanique sous la marge continentale ou insulaire ; en second lieu, en se fondant sur la transmission du signal sismique de part et d'autre d'une fosse océanique – en l'occurrence, celle des Tonga –, que ce mouvement le long du plan de Benioff est celui d'une plaque de lithosphère océanique rigide, d'une épaisseur de 100 kilomètres environ, comportant croûte et manteau supérieur, qui plonge dans l'asthénosphère visqueuse sous-jacente à une marge continentale ou insulaire. Pour un séisme profond sous l'archipel des Tonga, il y a une bonne transmission du signal vers l'océan dans la lithosphère solide, transmission qui est atténuée vers l'arc insulaire et au-delà en raison de la traversée de l'asthénosphère visqueuse sous l'arc insulaire. À partir de là, la subduction était définie dans son sens moderne, qui n'a pas changé depuis lors.

Autres caractères géophysiques

Des caractères géophysiques autres que les propriétés sismiques qui ont conduit à la mettre en évidence sont associés à la subduction.

Connu depuis longtemps, le déficit de gravité, marqué par des anomalies gravimétriques négatives (fig. 4) – les anomalies de Bouguer et les anomalies à l'air libre y atteignent des valeurs de l'ordre de 200 milligals –, avait été attribué à un bouclage vers le bas de la croûte continentale entraînée par les courants de convection du manteau : il s'agissait de la théorie du down buckling due à Reinout Willem van Bemmelen, synthèse des travaux menés dans l'entre-deux-guerres par les géologues et géophysiciens hollandais en Indonésie, où ces anomalies avaient été pour la première fois mises en évidence.

Fosse du Chili : anomalies gravimétriques

Diaporama : Fosse du Chili : anomalies gravimétriques

Anomalies gravimétriques négatives au niveau de la fosse du Chili (d'après D. E. Hayes, 1966). C'est le déficit de matière lié à la fosse elle-même, ainsi que la faible densité des sédiments qu'elle contient, qui est la cause de l'anomalie. C'est à partir de cette interprétation que... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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On sait maintenant que le déficit de densité correspond au volume de la fosse elle-même, maintenue telle par le processus actif de la subduction, qui empêche la compensation isostatique. Ainsi, les fosses sont mises en évidence, sur les cartes établies à partir des données de satellites altimétriques comme Seasat, Geosat ou E.R.S.-1, par des renflements de la surface de la mer dus au déficit de gravité, toutes les autres corrections ayant été faites préalablement (cf. tectonique des plaques).

Les fosses ont été caractérisées par un déficit du flux de chaleur qui est attribué à la plongée de la lithosphère océan [...]

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Principales fosses dans le monde

Principales fosses dans le monde
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Fosse du Japon et passage à la fosse des Kouriles

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Subductions dans la fosse d'Amérique centrale

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Fosse du Chili : anomalies gravimétriques

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Pour citer l’article

Jean AUBOUIN, « SUBDUCTION », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 janvier 2023. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/subduction/