La présubduction du plateau Caroline intensifie l’hydratation lithosphérique dans la fosse des Mariannes méridionales

Pourquoi une fosse océanique profonde compte pour la vie quotidienne

La fosse des Mariannes méridionales est l’endroit le plus profond de la planète, mais elle n’est pas qu’un simple record du plancher océanique. Elle fait partie d’un gigantesque tapis roulant qui transporte eau et roches de la surface de la Terre vers l’intérieur profond, contribuant à contrôler les volcans, les séismes et même l’équilibre à long terme des océans et de l’atmosphère. Cette étude examine ce qui se passe lorsqu’un immense plateau sous-marin à croûte épaisse progresse vers la fosse et comment cela modifie la façon dont l’eau s’infiltre dans la planète.

Un haut-fond sous-marin caché en mouvement

Loin à l’ouest du célèbre Challenger Deep se trouve le plateau Caroline, une vaste région élevée du plancher océanique formée par une activité volcanique ancienne. Contrairement à la croûte océanique normale, relativement mince, ce plateau possède une base beaucoup plus épaisse et plus faible en densité. Alors que la plaque Pacifique glisse lentement vers la fosse des Mariannes méridionales, le plateau et la croûte normale voisine sont entraînés vers le bas ensemble. Les auteurs ont utilisé des sismomètres de fond marin et des ondes acoustiques générées depuis un navire de recherche pour cartographier en détail la structure cachée de cette plaque entrante.

Écouter la croûte avec des ondes sismiques

En mesurant le temps de propagation des ondes sismiques à travers la plaque, l’équipe a pu déduire à la fois l’épaisseur et l’état des roches. Ils ont constaté que la croûte le long du profil étudié s’épaissit d’environ 7,5 kilomètres juste à la fosse jusqu’à 16–18 kilomètres plus à l’extérieur, là où se trouve le plateau Caroline. En parallèle, les ondes sismiques ralentissent dans certaines zones située entre le bord du plateau et la fosse. Ces vitesses plus faibles indiquent des roches fracturées et riches en eau, comparées au manteau sec et plus rapide qui se trouve habituellement sous une croûte océanique normale.

Comment la flexion et la rupture laissent l’eau plonger en profondeur

Lorsque la plaque se courbe vers la fosse, elle ne se déforme pas de manière homogène. Les premières failles mineures apparaissent loin de la fosse, mais elles n’affectent guère les roches plus profondes. Plus près de la fosse, les failles s’enfoncent et traversent toute la croûte pour atteindre le manteau sous-jacent. Ces cassures servent de voies permettant à l’eau de mer de s’infiltrer, de réagir avec des roches chaudes et de les transformer en un assemblage minéral riche en eau. L’étude décrit trois étapes le long du trajet vers la fosse : une fissuration peu profonde et douce, puis des coupures plus profondes qui commencent à altérer le manteau, et enfin un réseau de failles intense près de la fosse où l’hydratation est la plus forte.

Tiraillement entre le plateau et la croûte normale

Le plateau Caroline, épais, ne se comporte pas comme la croûte plus mince qui l’entoure. La croûte normale en avant du plateau développe de nombreuses petites failles rapprochées et montre de fortes chutes de vitesse sismique, signe d’une hydratation importante. Le segment du plateau, en revanche, développe moins de failles mais de plus grande taille et montre des réductions de vitesse plus faibles, ce qui suggère une hydratation plus limitée à l’intérieur même du plateau. Pourtant, juste devant le plateau, là où son bord avant rigide rencontre la fosse, la flexion devient focalisée et le manteau sous-jacent affiche des vitesses exceptionnellement basses. Cela révèle une poche particulièrement intense de roches riches en eau comparée aux régions voisines et à d’autres zones de subduction dans le monde.

Façonner les fosses, les volcans et le plancher océanique au-dessus

Ces différences en profondeur se reflètent par des changements plus élevés. Là où le plateau plonge, la paroi interne de la fosse se relève et la région en arrière de la fosse reste majoritairement intacte, avec peu de signes d’expansion du plancher océanique. Là où seule la croûte normale s’enfonce, la pente interne de la fosse est plus large et l’arrière-arc est étiré et s’ouvre. Les auteurs soutiennent que le plateau moins dense raccourcit et aplatie la plaque plongeante sous lui, tandis que le segment plus long de croûte normale à l’est recule plus abruptement, étirant la plaque sus-jacente. Avec le temps, à mesure que le plateau Caroline poursuit sa progression, l’hydratation localisée et intense observée à son bord avant pourrait favoriser ultérieurement des déchirures et la fragmentation de la plaque en profondeur.

Ce que cela signifie pour l’eau de la Terre et les aléas

Pour un non-spécialiste, le message principal est que d’immenses plateaux sous-marins agissent comme des dos-d’âne rigides sur le tapis roulant qui alimente l’intérieur profond de la Terre. En canalisant et en concentrant le flux d’eau dans des parties spécifiques de la plaque plongeante, ils contribuent à déterminer où les roches s’affaiblissent, où les plaques pourraient finir par se déchirer et comment le plancher océanique sus-jacent se plie ou se casse. Ce travail montre que la forme et la résistance du fond marin entrant influencent fortement la façon dont la Terre recycle l’eau et la répartition future des séismes et des volcans le long de l’une des frontières de plaques les plus extrêmes de la planète.

Citation: He, E., Qiu, X., Li, Y. et al. Pre-subduction of the Caroline Plateau intensifies lithospheric hydration in the southern Mariana Trench. Commun Earth Environ 7, 409 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03408-z

Mots-clés: Fosse des Mariannes, Plateau Caroline, subduction, hydratation lithosphérique, plateau océanique