Expansion et enfoncement des fonds océaniques

L'étude de la topographie des fonds océaniques révèle une morphologie particulière du fond des océans. Tous les océans sont caractérisés par l'existence d'une véritable « chaîne de montagne » sous-marine, les dorsales, occupant à peu près le tiers des fonds océaniques. De part et d'autre de ces reliefs, s'étendent les plaines abyssales, étendues relativement plates. Les dorsales se caractérisent par une activité sismique superficielle et un flux de chaleur ascendant.

Par ailleurs, la présence d'un fossé d'effondrement, ou rift, dans l'axe de certaines dorsales, comme dans l'océan Atlantique, révèle la présence de failles normales. Ces fissures sont issues des mouvements extensifs exercés sur la lithosphère océanique.

L'étude des profils de réflexion sismique met en évidence la présence d'une chambre magmatique à l'aplomb des dorsales. Le fonctionnement de cette chambre magmatique est à l'origine de la formation de la croûte océanique, nommée accrétion.
Cette croûte océanique montre une stratification verticale avec de bas en haut : des péridotites, des gabbros, des basaltes en filons et des basaltes en coussins.

Les dorsales sont le siège d'une importante production de magma basaltique, qui est à l'origine de la formation de la croûte et du développement des fonds océaniques.
La quantité de magma injecté permet de distinguer les dorsales à expansion rapide (dans l’océan Pacifique) ou lente (dans l'océan Atlantique).

En s'éloignant de l'axe de la dorsale, la lithosphère océanique subit des modifications. Le contact et l'infiltration de l'eau de mer dans les nombreuses failles de la zone du rift entraînent un refroidissement progressif de la lithosphère océanique. Ce refroidissement augmente la densité de la matière, provoquant un épaississement de la lithosphère au dépend de l'asthénosphère. Ces phénomènes conduisent à un enfoncement progressif de la lithosphère, augmentant la profondeur des fonds océaniques.

En plus des modifications physiques, la lithosphère subit rapidement des transformations chimiques. La circulation d'eau à travers les failles, à l'origine des fumeurs noirs, hydrate la lithosphère. Les fumeurs noirs sont des jets d'eau noir sortant de la croûte basaltique. Cette eau de mer est rejetée après avoir circulé dans cette croûte, s'être réchauffée à son contact et s’être chargée en sulfure.

Cet apport s'accompagne d'une sorte de « Métamorphisme », de transformation des roches à l'état solide. Ce phénomène consiste en l’échange d'éléments chimiques entre l'eau de mer et les roches constitutives de la croûte. La composition minéralogique des roches en est ainsi modifiée.