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Caractéristiques en profondeur

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Objectifs : La subduction intervient au niveau des marges océaniques actives. Celles-ci possèdent des caractéristiques topographiques et géologiques qui leur sont propres et permettent de mieux comprendre le mécanisme de subduction.
Quel est le mécanisme de subduction ?

1. Le plongement de la lithosphère océanique

Il existe 2 cas différents.

a. Convergence entre 2 plaques océaniques

La plaque la plus vieille, c'est-à-dire la plus dense, s'enfonce sous l'autre pour former une zone de subduction. Le plongement de la lithosphère sous une autre est la conséquence d'une modification des propriétés de la lithosphère au cours du temps.

La lithosphère nouvellement formée au niveau de la dorsale est mince et chaude : elle va en quelque sorte flotter.
Au fur et à mesure qu'elle vieillit, la lithosphère est repoussée, elle s'éloigne de la dorsale : elle va refroidir, s'épaissir et sa densité augmente. Plus elle est repoussée par l'accrétion de la croûte océanique jeune, plus sa densité augmente et plus elle va avoir tendance à s'enfoncer dans l'asthénosphère.

Selon le principe d'Archimède, la lithosphère va flotter sur l'asthénosphère tant que sa densité reste inférieure. Lorsque sa densité devient supérieure, la plaque reste malgré tout en surface car elle est soutenue par les plaques lithosphériques voisines. Mais à une certaine distance de la dorsale, cet équilibre instable est rompu et la lithosphère commence à s'enfoncer.
C'est la fosse océanique qui marque la zone de flexion de la plaque.

b. Convergence entre une plaque océanique et une plaque continentale

La plaque océanique la plus dense s'enfonce sous la plaque continentale.
Que devient cette plaque lithosphérique ?

2. Déformation de la plaque lithosphérique

Au niveau des marges actives, la lithosphère est très déformée. En s'enfonçant dans l'asthénosphère, la plaque lithosphérique est soumise à de nombreuses compressions et contraintes qui ne cessent d'augmenter tant que la plaque demeure rigide, c'est-à-dire tant qu'elle n'est pas suffisamment réchauffée. Ce sont ces contraintes qui sont libérées de façon brutale à l'occasion des séismes.

L'étude des foyers sismiques montre qu'ils sont très profonds au niveau des zones de subduction, puisqu'ils peuvent atteindre jusqu'à 700 km de profondeur. Cela indique que la plaque demeure rigide et imparfaitement réchauffée jusqu'à des profondeurs considérables.

Des études ont montré que les foyers sismiques présents dans ces marges actives ont une répartition particulière : ils sont distribués dans un plan incliné de faible épaisseur (le plan de Bénioff). L'inclinaison moyenne est de 45^°, mais varie en fait entre 15^° et 75^° selon les marges. Ce plan caractérise le plongement d'une plaque sous une autre au niveau des zones de subduction, donc les séismes profonds sont bien la conséquence de contraintes de compression.

L'essentiel

Au niveau de la zone de subduction, la plaque lithosphérique plongeante qui reste froide va être à l'origine de contraintes, ce qui va déclencher des séismes dont les foyers peuvent être très profonds. La localisation de ces foyers sismiques permet de repérer le plan de plongement de la plaque, c'est-à-dire le plan de Bénioff.

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