Fiche de révision : Morphologies sous-marines et processus associés

📋 Plan du Cours

1. Origines des morphologies sous-marines
2. Marge continentale
3. Plateau continental
4. Grands fonds océaniques
5. Volcanisme intraplaque
6. Remontées sédimentaires

📖 1. Origines des morphologies sous-marines

🔑 Notions clés & Définitions

• Origines tectonique et volcanique : Les morphologies sous-marines d’origine tectonique et volcanique résultent des déformations et de l’ajustement isostatique des croûtes, ainsi que de l’activité volcanique liée à l’accrétion, la subduction et les points chauds.
• Origines sédimentaires : Les morphologies sous-marines d’origine sédimentaire proviennent des formes créées par le dépôt, l’érosion, et par la remontée de particules ou de fluides à travers la colonne sédimentaire.
• Marge continentale : La marge continentale correspond au secteur sous-marin sur croûte continentale, marqué par une histoire récente d’émersion sur environ 20 000 ans.

📝 Points essentiels

• Les morphologies sous-marines ont deux grandes causes : tectonique/volcanique et sédimentaire.
• Les dimensions des formes sous-marines varient énormément, de l’ordre du millier de kilomètres à quelques mètres.
• La marge continentale se situe sur croûte continentale et reflète une histoire récente d’émersion d’environ 20 000 ans, contrairement aux grands fonds qui relèvent de la croûte océanique.

💡 Astuce mémo

Tecto-volcanique = croûte qui se déforme; sédimentaire = dépôts/érosion puis remontées à travers la colonne.

📖 2. Marge continentale

🔑 Notions clés & Définitions

• Plateau continental : Le plateau continental est la partie la plus plane du bord du continent sous la mer, délimitée en profondeur par une rupture de pente vers le talus.
• Pente continentale : La pente continentale est la zone sous-marine inclinée qui prolonge le plateau jusqu’à une nouvelle rupture de pente vers le glacis ou la fosse.
• Fosse : Une fosse est une dépression profonde liée à la subduction en marge active, plus profonde que la lithosphère océanique en cours de subduction.

📝 Points essentiels

• Le plateau continental a une pente < 1° et sa rupture de pente marque le début du talus vers -130 m en moyenne.
• Sa profondeur est souvent de 100 à 200 m, mais peut atteindre 800 m aux hautes latitudes (ex : Antarctique) en lien avec l’ajustement isostatique après 20 000 ans BP.
• La pente continentale a une inclinaison typique < 4 à 5° en moyenne et ses profondeurs limites sont très variables, avec la rupture inférieure entre 2 000 et 4 800 m (moyenne ~4 000 m).
• En marge active, une fosse se situe environ 1 500 à 2 000 m sous la profondeur de la lithosphère subduite, soit typiquement 6 000 à 7 000 m, avec des valeurs allant jusqu’à 11 800 m pour la fosse des Mariannes.

📖 3. Plateau continental

🔑 Notions clés & Définitions

• Courbe bathymétrique : Une courbe bathymétrique représente une ligne d’isoprofondeur, donc toutes ses points ont la même profondeur.
• Espacement des courbes bathymétriques : L’écartement entre courbes bathymétriques renseigne sur la pente : plus il est faible, plus la pente est forte.

📝 Points essentiels

• Une bosse de 1 m dans la surface de la mer correspond approximativement à une montagne sous-marine d’environ 1 000 m d’altitude.
• Sur une carte, plus les courbes bathymétriques sont resserrées, plus la pente du fond est forte, et l’absence de courbes indique un fond plat.
• Le plateau continental présente une grande variabilité de largeur : large dans le golfe du Lion, inexistant au large de Nice.
• À la fin de la dernière glaciation, le Doggerbank peut être submergé vers 5500 av. J.-C.

💡 Astuce mémo

Courbes serrées = pente raide : serre → ça descend vite.

📖 4. Grands fonds océaniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Dorsales océaniques : Les dorsales océaniques sont de grands reliefs sous-marins continus, liés à une dynamique thermique, dont l’altitude et la profondeur de référence dépendent de l’équilibre isostatique.
• Deltas sous-marins profonds : Les deltas sous-marins profonds (deep-sea fans) sont des systèmes turbiditiques de grande extension qui se construisent au pied des marges par chenalisation des apports sédimentaires.
• Rides de contourites : Les rides de contourites sont des accumulations sédimentaires façonnées par des courants de fond, où l’érosion puis le dépôt alternent à l’échelle du chenal.

📝 Points essentiels

• Les dorsales forment un système continu d’environ 70 000 km, avec un sommet vers 2 500 m et une base proche de 4 800 m à l’équilibre isostatique.
• Les deep-sea fans naissent à partir des canyons qui entaillent la pente puis canalisent les apports, et construisent des systèmes chenaux/levées de plusieurs dizaines à ~100 km.
• Les rides de contourites s’accumulent sur des milliers à des millions d’années, car une accélération des courants entraîne l’érosion avant la décélération et le dépôt.
• L’effet Venturi explique l’accélération au fond quand la section disponible diminue, ce qui favorise la formation des rides de contourites.

💡 Astuce mémo

Dorsale = Chaud et linéaire : 70 000 km, 2500 m au sommet, 4800 m en base.

📖 5. Volcanisme intraplaque

🔑 Notions clés & Définitions

• Volcanisme intraplaque : Phénomène volcanique qui se produit à l’intérieur des plaques tectoniques, sans être directement lié aux dorsales ou aux zones de subduction.
• Points chauds : Sources de chaleur localisées associées au manteau, capables de générer du volcanisme au sein des plaques.
• LIP Large Igneous Province : Grande province magmatique correspondant à un vaste épisode volcanique produisant d’importantes quantités de roches ignées.

📝 Points essentiels

• Une structure complexe du manteau inférieur sous l’Amérique Centrale, l’Océan Pacifique Central et l’Océan Atlantique Sud et l’Afrique du Sud est illustrée dans le contexte des points chauds (Garnero, 2004).
• LIP signifie Large Igneous Province (province magmatique de grande ampleur).

📖 6. Remontées sédimentaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Remontées sédimentaires : Mobilisation de matériel sous le plancher marin qui traverse la colonne sédimentaire jusqu’à former des morphologies en surface.
• Diapir de sel : Remontée d’un corps sédimentaire principalement constitué de matériau (souvent du sel) moins dense que l’encaissant, créant une morphologie diapirique.
• Pockmarks : Morphologies dépressionnaires dues à la remontée de fluides (eau et/ou hydrocarbures) à partir de profondeurs variables sous le plancher marin.

📝 Points essentiels

• Pour remonter, la matière doit être globalement moins dense que le sédiment encaissant, ce qui peut venir d’une faible densité dès le dépôt (comme des évaporites) ou d’une présence de fluides conservés.
• Pendant l’enfouissement, la séquence comprend compaction (expulsion d’eau), dégradation bactérienne de la matière organique avec émission de méthane, puis évolution thermogénique produisant d’abord des liquides (60–120°C) puis du méthane (90–160°C).
• Les diapirs peuvent remonter du sédiment pur (diapir de sel), un mélange particules+fluides (diapir et volcan de boue) ou surtout des fluides (pockmarks).

📅 Repères chronologiques

1. 20 000 ans BPMaximum de la dernière glaciation (enfoncement isostatique des lithosphères hautes latitudes)
2. 18 000 ansDébut de la remontée des lithosphères après la fonte (réajustement isostatique)
3. 6 000 ans BPFin de la fonte principale des glaces (séquence de réajustement isostatique)
4. 18 000 ansRemontée des lithosphères soulagées du poids glaciaire
5. 6 Millions d’annéesRégression messinienne (canyons marqués, bassin méditerranéen)
6. 1500 mètresProfondeur associée à la régression messinienne (valeur donnée)
7. 8700 kmsLongueur de la fosse Pérou-Chili
8. 200 kmsTaille (ordre de grandeur) des fosses de l’arc hellénique
9. 2500 à 4000 mIntervalle de profondeur associé au méthane gazeux (dans l’évolution thermogénique)
10. 60-120°CTempératures associées à la production d’hydrocarbures liquides

📊 Tableaux de synthèse

Origines des morphologies sous-marines

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre la marge continentale et les grands fonds : la première est sur croûte continentale, les seconds sur croûte océanique.
2. Croire que la pente du plateau continental est « forte » : elle est caractérisée par une pente < 1° (la forte pente concerne la pente continentale).
3. Inverser les limites : la rupture du plateau annonce le talus/pente continentale à ~ -130 m ; la rupture inférieure de la pente correspond au fond de fosse ou au glacis (profondeur très variable).
4. Mélanger plateau continental et glacis : le glacis est mentionné surtout pour sa limite morphologique inférieure (marge passive), pas comme définition principale du plateau.
5. Oublier le lien rides de contourites/effet Venturi : la formation nécessite accélération au fond, liée à une diminution de section, avec érosion puis dépôt.
6. Mauvaise lecture de l’évolution thermique des MO : les liquides sont associés à 60-120°C puis les réactions produisent du méthane à 90-160°C (avec les intervalles de profondeur correspondants).
7. Attribution erronée des morphologies de remontées : diapir de sel = surtout sédiment ; pockmarks = surtout fluides ; diapir/volcan de boue = mélange particules + fluides.

✅ Checklist Examen

1. Expliquer les deux grandes origines des morphologies sous-marines (tectonique/volcanique vs sédimentaire) et ce que recouvrent leurs mécanismes.
2. Définir plateau continental et préciser sa caractéristique de pente (< 1°) ainsi que la profondeur statistique de la rupture (-130 m).
3. Décrire la variabilité de profondeur du plateau (100 à 200 m en général ; jusqu’à 800 m aux hautes latitudes) et relier-la au contexte glaciaire (20 000 ans BP).
4. Définir pente continentale : son intervalle de pentes (< 4 à 5° en moyenne, jusqu’à 8-20° en marge active) et ses limites morphologiques (début à -130 m ; fin à 2000-4800 m).
5. Reconnaître et relier la pente aux canyons : définir canyon et interfluves, et donner les origines mentionnées (zones de faiblesse, embouchure en bas niveau marin, turbidités).
6. Décrire une fosse en marge active : préciser l’écart morphologique (~1500 à 2000 m de plus que la lithosphère subduite), donner l’ordre de profondeur (6000-7000 m) et citer l’extrême (11 800 m).
7. Connaître la longueur de la fosse Pérou-Chili (8700 kms) et l’ordre de grandeur des fosses de l’arc hellénique (~200 kms).
8. Décrire les dorsales océaniques : système continu (~70 000 kms), sommet (2500 m) et base (4800 m) à l’équilibre isostatique, et rappeler le caractère thermique du relief.
9. Présenter les deep-sea fans/deltas sous-marins profonds : contexte (glacis en marge passive), lien avec canyons, échelle (~x100 kms) et organisation en systèmes chenaux/levées.
10. Lister les zones d’un deep-sea fan (upper fan/mid-fan/lower fan) et donner la tendance d’étendue vs accumulation (levées hautes puis zone la plus étendue mais accumulation faible).
11. Décrire les rides de contourites : moteur (accélération des courants au fond), séquence érosion→décélération→dépôt, effet Venturi, et durée d’accumulation (milliers à millions d’années).
12. Expliquer le volcanisme intraplaque (points chauds, volcanisme au sein des plaques) et définir LIP (Large Igneous Province).
13. Expliquer les remontées à travers la colonne sédimentaire : condition de remontée (moins dense que l’encaissant), cas diapir de sel / diapir et volcan de boue / pockmarks, et la chaîne d’enfouissement (compaction, MO bactérienne puis évolution thermogénique avec 60-120°C et 90-160°C).