Dorsale (géologie)
En géologie, une dorsale est une frontière entre deux plaques tectoniques qui s'écartent l'une de l'autre. On parle de dorsale océanique lorsque cette frontière est sous-marine.
Le terme vient de l'apparence de cette frontière : la lave basaltique qui remonte à cet endroit forme comme une chaîne de montagnes tout le long de la ligne de séparation entre les plaques, souvent comme axe de symétrie du fond d'un océan, ce qui fait ressembler cette chaîne à une épine dorsale.
Cet article décrit principalement les dorsales océaniques, de loin les plus fréquentes et les plus grandes sur notre planète.
Caractéristiques morphologiques
La dorsale océanique peut être suivie sur plus de 60 000 km, son segment le plus long étant la dorsale Atlantique, qui sépare les plaques Afro-européenne et Américaines sur environ 7000 km.
La dorsale est une chaîne de montagnes sous la mer, par rapport aux fonds abyssaux qui l'entoure et qui s'enfoncent à plus de 4000 m en moyenne, les dorsales culminent à une profondeur de 2700 m de moyenne, soit une dénivellation positive de l'ordre de 1300 mètres.
Cependant la comparaison entre une dorsale et une chaîne de montagnes montre ses limites si l'on regarde la topographie des dorsales de plus près : la dénivellation est à comparer avec la largeur, de 500 à 800 km (océan Atlantique) ou de 1000 à 1500 km (océan Pacifique). La pente est donc beaucoup plus faible que dans le cas des massifs montagneux. Il faut également remarquer qu'une dorsale n'est pas une ligne continue : elles comprennent de nombreuses failles transformantes.
Le centre de cette montagne sous la mer peut être creusé d'une vallée étroite de quelques centaines de mètres appelée « rift » en anglais. Le rift est le lieu d'une intense activité géologique considéré comme une oasis de vie dans les grands fonds océaniques plutôt très pauvres en activité biologique faute de ressources énergétiques et chimiques.
Caractéristiques pétrographiques
L'axe des dorsales est dépourvu de sédimentation. Plus on s'éloigne du rift plus il y a de sédiments. On trouve sur l'axe central des basaltes parfaitement non-altérés c'est-à-dire jeunes géologiquement parlant. Ils montrent une forme particuliére en pillow-lava (coussins de lave) qui est dûe à l'effet de trempe instantanée de la lave qui sort d'une remontée volcanique (par exemple à Hawaii ou en Turquie). La présence de pillows traduit un lieu d'émission de lave volcanique qui entre en contact avec l'eau.
Flux de chaleur, hydrothermalisme, vie thermophile
LLes dorsales favorisent un apport de roche volcanique puisque l'asthénosphère est assez proche de la croûte océeanique juste en-dessous des dorsales. La remontée de lave est donc facilitée à ces endroits.
Une énergie thermique considérable et rapidement renouvellée est donc présente, elle est liée à la circulation de l'eau en profondeur à proximité de la chambre volcanique. Cependant, malgré des températures de 100 à 350°C, cette eau ne bout pas en raison de sa haute pression en mer profonde. La chaleur de l'eau dans des geysers en Islande (placée sur la dorsale Atlantique) est un exemple de cet effet visible en surface.
La circulation de l'eau se fait à travers les fissures et les failles. L'eau chaude se refroidit en remontant du rift, l'eau froide s'infiltre dans les basaltes et se charge en ions tout en se réchauffant. Lors de sa remontée, elle laisse des traces de sulfures (si elle remonte de façon rapide) ou d'oxydes de fer et de manganèse (si elle remonte de façon lente). Les zones où l'eau chaude ressort constituent des sortes de sources hydrothermales appellées les fumeurs noirs parce qu'elles « soufflent » à haute pression une eau très chaude, chargée de particules et de sulfures dissous qui leur donnent un panache sombre ou noir.
Les environs immédiats de ces sources abritent une faune et une flore adaptées à ces niches écologiques très particulières : absence de lumière du jour, relativement faible durée de vie de la source géothermique, fort gradient de température, très forte concentration chimique en produits soufrés, etc. Cet écosystème est donc indépendant de la photosynthèse. Le flux de lave apporte des minéraux variés et susceptibles de réactions chimiques, en particulier avec des bactéries spécifiques de cet environnement (métabolisme à partir du soufre notamment).