Les mouvements des plaques tectoniques de la Terre façonnent le visage de notre planète. L'enfoncement d'une plaque sous une autre provoque volcanisme et tremblements de terre. Dans le cadre du Programme International de Découverte des Océans, une équipe scientifique internationale a pu forer et étudier l'origine d'une zone de subduction pour la première fois en 2014. L'équipe publie maintenant ses données dans la revue scientifique internationale Lettres des sciences de la Terre et des planètes .

À environ 2000 kilomètres à l'est des îles Philippines se trouve l'une des particularités topographiques les plus célèbres des océans :la fosse des Mariannes. Atteignant des profondeurs allant jusqu'à 11, 000 mètres sous le niveau de la mer, il détient le record du point le plus profond de l'océan du monde. Cette tranchée de 4 000 kilomètres de long s'étend des îles Mariannes au sud aux îles Izu-Bonin jusqu'au Japon au nord. Ici, la plaque du Pacifique est subductée sous la plaque de la mer des Philippines, entraînant une intense activité volcanique et un nombre élevé de tremblements de terre. L'ensemble de la zone fait partie de la « Ceinture de feu du Pacifique ».

Mais quand et comment exactement la subduction de la plaque Pacifique a-t-elle commencé ? C'est un sujet controversé parmi les scientifiques. Une équipe internationale dirigée par le GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, l'Agence japonaise pour les sciences et technologies marines de la Terre (JAMSTEC) et l'Université nationale australienne ont enquêté sur cette première phase de subduction le long de la tranchée Izu-Bonin-Mariana, avec des résultats publiés dans l'édition de mars de la revue scientifique Lettres des sciences de la Terre et des planètes .

L'étude est basée sur une carotte de forage obtenue par l'International Ocean Discovery Program (IODP) en 2014 avec le navire de forage de recherche américain JOIDES RESOLUTION à quelque 600 kilomètres à l'ouest de l'actuelle tranchée Izu-Bonin. "Pour la première fois, nous avons pu obtenir des échantillons de roches issues des premiers stades de subduction, " déclare le Dr Philipp Brandl de GEOMAR, premier auteur de l'étude. "On sait que la zone de subduction active s'est déplacée vers l'est tout au long de son histoire et a laissé d'importantes traces géologiques sur le fond marin lors de sa migration. Nous avons maintenant foré là où le processus a commencé."

L'équipe du JOIDES RESOLUTION a pu forer à plus de 1600 mètres de profondeur sur les fonds marins, à partir d'une profondeur d'eau d'environ 4700 mètres sous le niveau de la mer. "C'est déjà à la limite du faisable techniquement", souligne le Dr Brandl. Sur la base de l'analyse de cette carotte de forage, les chercheurs ont pu retracer l'histoire de la zone de subduction couche par couche jusqu'aux roches d'environ 50 millions d'années au fond de la carotte, typiques de la naissance d'une zone de subduction. "Il n'y a pas encore eu un aperçu aussi complet, " dit le Dr Brandl.

Brandl et ses collègues étaient désormais en mesure d'acquérir et d'analyser des inclusions microscopiques de magma refroidi à partir des roches. Les données obtenues fournissent aux scientifiques un aperçu de l'histoire de l'activité volcanique dans la ceinture de feu du Pacifique il y a 30 à 40 millions d'années. Les chercheurs ont trouvé des preuves que le volcanisme commençait seulement à prendre de l'ampleur. L'activité volcanique s'est intensifiée avec le recul de la zone de subduction vers l'est et les énormes stratovolcans explosifs se sont formés, semblables à celles présentes de nos jours, par exemple le long du bord ouest de la ceinture de feu du Pacifique.

Cependant, des forages supplémentaires sont nécessaires pour tester la validité de ces observations. "Plus nous pouvons tirer de carottes de forage de ces vieilles strates, mieux nous apprenons à comprendre notre propre planète, " dit le Dr Brandl. La question de savoir comment les zones de subduction se développent n'est pas seulement intéressante pour comprendre l'histoire de la terre. Les zones de subduction sont les moteurs de l'échange chimique entre la surface de la terre et l'intérieur de la terre. " La dynamique d'une zone de subduction peut donc aussi influencer la vitesse des cycles élémentaires globaux", résume le Dr Brandl.