La méditerranée - geologie randonneurs
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La méditerranée - geologie randonneurs
LA MEDITERRANEE Téthys, déesse de la mer, ancêtre de la Méditerranée Histoire géologique de la Méditerranée L’histoire de la formation de la Méditerranée amènera à parler de tectonique des plaques et de certaines notions de géologie (pages 1 à 79). Nous verrons ensuite quels sont les risques en Méditerranée (pages 80 à 96). Bibliographie page 97 Mer presque fermée, située dans des chaînes de montagnes encore actives, mises en place à l’ère tertiaire. Deux singularités : Les Apennins, les monts Péloritains de Sicile et les montagnes de Kabylie sont parmi les chaînes les plus jeunes de la planète, moins de 6 millions d’années. Contrairement aux apparences, le Rif marocain et la chaîne Bétique en Espagne constituent une seule et même chaîne. Nous verrons pourquoi. Caractérisée par une diversité de structures : - des bassins multiples - des fonds hétérogènes - des âges variés Mer Adriatique (plateau continental submergé) Mer Noire 2000 m Bassin ligure Bassin algéro-provençal Mer 3300 m Tyrrhénienne 7 à 8 Ma Mer 3700 m d’Alboran 1500 m Mer Egée 23 Ma 300 m Mer Ionienne 4300 m Bassin occidental 3700 m 30 Ma Gibraltar Seuil sicilien Bassin Levantin 5100 m Bassin oriental 5100m 150 Ma Levant On voit déjà que les genèses des deux bassins, occidental et oriental, relèvent de deux histoires complètement différentes. Seuls le bassin levantin, la mer ionienne, le bassin algéro-provençal, la mer Tyrrhénienne et la mer Noire ont une croûte océanique. Mais pourquoi une telle complexité ? 4 plaques tectoniques (1) majeures en présence, de directions et de vitesses différentes, des plaques secondaires (ibérique, alboran, égéenne, adriatique), et des micro-plaques (corso-sarde, sinaï) Les vitesses indiquées sont celles par rapport à la plaque eurasienne considérée fixe. En fait celle-ci, dans sa partie occidentale, se déplace légèrement vers le sud-est. Plaque Eurasienne Plaque Eurasienne Plaque Anatolienne 2 à 3 cm / an Plaque Africaine 0,6 cm / an Plaque Africaine Plaque Plaque Arabique Plaque Anatolienne 3 cm / an Noter en particulier que le contact entre les plaques eurasienne et africaine se fait en Afrique du 1 cm / an Nord (Kabylie) en Sicile et en Italie. Ainsi, le nord de l’Afrique est en Europe, et, a contrario, une partie de la Sicile et de l’Italie, Malte, sont en Afrique. De même, le contact entre les plaques eurasienne et anatolienne se fait en Turquie : le nord de la Turquie est sur la plaque eurasienne. (1) Pour plus de renseignements sur les plaques tectoniques et leur formation, voir le chapitre « tectonique ». Arabique 2 cm / an 1 à 2 cm / an Tectonique des plaques : les supercontinents (pourquoi, comment?) 1er processus : démantèlement d’un supercontinent Bombement A Formation de rifts Formation de dorsales B AB Dissipation de la chaleur Le continent fait écran thermique Démantèlement - Les continents sont mauvais conducteurs thermiques : il va y avoir accumulation de chaleur à la partie inférieure, d’autant qu’étant entouré de zones de subduction, le mégacontinent est assez immobile. - La masse continentale s’échauffe, sa densité diminue, elle se soulève, se fragilise et se brise en morceaux : c’est le démantèlement. - Formation de rifts continentaux avec activité volcanique. Dissipation de la chaleur interne. - Océanisation : dorsale (2). Attention, tous les rifts n’évoluent pas forcément en dorsales. 2ème processus : formation d’un supercontinent A et B se percutent. Etant de densité égale, aucun ne va subducter (1) sous l’autre, ou du moins très peu. Ils vont donc s’agglomérer, avec création de chaînes de montagnes. 1) Subduction : processus tectonique selon lequel une plaque tectonique glisse sous une autre. (2) Pour plus de renseignements sur les dorsales, voir le chapitre « tectonique ». Donc, périodiquement, selon un cycle dit de Wilson d’environ 400 millions d’années, les continents se rassemblent puis se disloquent. Vaalbara 3000 Kenorland Columbia 2500 2000 1500 Rodinia 1000 Millions d’années Pangée 500 Permien = fin de l’ère primaire 0 Rassemblement Vers - 800 MA Supercontinent Rodinia Démembrement Entre -550 et – 400 MA Laurasie, Gondwana, Baltica, Sibéria, etc Vers - 400 MA rassemblement Supercontinent Pangée Cycle de Wilson : de 300 à 500 MA Début formation de la Pangée : L’histoire de la Méditerranée, c’est l’histoire de la Pangée et de Téthys Pour comprendre sa genèse, il faut donc faire un « bref » retour sur le passé Début de l’histoire de la Terre : 4,55 milliards d’années Téthys Super continent Pangée Dislocation de la Pangée Pour plus d’informations sur les temps géologiques, voir le chapitre « géologie générale ». Les Alpes Les Humains de 400 à 250 Ma : le supercontinent Pangée s’est constitué De 250 à 80, c’est-à-dire pendant presque toute l’ère secondaire, suite à l’installation de rifts, il va se disloquer La chaîne hercynienne Laurasie Océan Panthalassa une zone de rifts va s’installer Téthys progresse vers l’ouest Gondwana La Pangée résulte de la collision entre Gondwana et Laurasie, dont la soudure a constitué la chaîne hercynienne (de Harz en Allemagne). Cette chaîne a traversé toute l’Europe où elle a laissé des traces. En France, ce sont Massif Central, Armorique, Maures. Ella a aussi laissé des traces notamment en Amérique du Nord (Appalaches). de 250 à 120 Ma (Trias, Jurassique, début Crétacé) Ouverture de l’Atlantique central 3. 165 Ma : dislocation de Gondwana : les deux blocs, [Afrique-Amérique du sud] et [Antarctique-Inde-Australie], se séparent. 1. 190 Ma : Un des rifts va évoluer en dorsale et générer l’ouverture de l’Atlantique central : le Gondwana se déplace SSE de 1200 km 2. 180 Ma : Téthys et l’embryon d’Atlantique se rejoignent : la Pangée est coupée en 2 Changement de direction de l’Afrique : elle ne peut plus aller SSE et va désormais remonter vers le nord. Téthys arrête sa progression vers l’ouest de 120 à 60 Ma (Crétacé) Ouverture du Golfe de Gascogne : l’Ibérie se détache de l’Europe Briançonnais L’Apulie commence à poinçonner 114 Ma : Ouverture de l’Atlantique Nord 85 Ma : Ouverture de l’Atlantique Sud 120 Ma : Ouverture de l’océan Indien L’Afrique se dirige de plus belle vers le nord : elle va faire 500 km dans cette direction Ces 3 évènements font que : L’Eurasie est poussée vers le sud-est Début de la collision Afrique/Eurasie Téthys va se fermer (subduction sous l’Eurasie) de 60 à 20 Ma (Ere tertiaire) Orogenèses de : Pyrénées, Chaîne Pyrénéo-provençale, Alpes, Carpates, Maghrebides Collisions Afrique – Eurasie Et Apulie - Europe Une zone de distension s’installe et va donner : Naissance de la Méditerranée occidentale Une zone de distension alors que le système est en convergence ? Il est temps de voir comment fonctionne une subduction Si, dans certaines zones, les plaques tectoniques se créent et s’écartent, forcément, dans d’autres zones, elles doivent se rencontrer et disparaître : les zones de subduction ou : le naufrage des plaques océaniques Océanisation Dorsale Fermeture d’un océan Eurasie Apulie Zone de subduction Deux sortes de zones de subduction Prisme d’accrétion moins important Bassin d’arrière-arc Fosse peu profonde Fosse profonde Volcanisme Prisme d’accrétion important Volcanisme Dorsale Séismes de faible magnitude Séismes de forte magnitude Plaque jeune, donc mince et légère = pendage faible = couplage mécanique important Plaque âgée, refroidie, hydratée, donc épaisse et lourde = pendage fort = couplage mécanique faible Subduction extensive Type Mariannes…. et Méditerranée Subduction compressive Type Chili Donc, convergence (mouvement) ne veut pas toujours dire compression (force) La distance entre l’arc volcanique et la fosse est une bonne indication du pendage de la plaque plongeante : plus cette distance est grande, plus le pendage est faible. Les zones de subduction : Le prisme d’accrétion Horsts Grabens Le prisme d’accrétion est constitué des sédiments transportés par la plaque plongeante ou issus de l’érosion de la plaque chevauchante. Dans une subduction de type extensif, la plaque subductante plonge fortement, ce qui engendre des cassures et crée un système de horsts et grabens. Les sédiments sont en partie enfouis dans ces grabens et donc transportés en profondeur, d’où un prisme moins important en surface que dans le cas d’une subduction compressive. Les zones de subduction : Pourquoi du volcanisme ? Augmentation de la température et surtout de la pression de la croûte océanique qui subducte Déshydratation de cette plaque Hydratation du manteau Fusion partielle du manteau Remontée des magmas = Volcans Les péridotites (roches du manteau) fondent en produisant un magma basaltique qui va migrer vers la surface. En traversant la croûte continentale, il va être contaminé par les éléments chimiques de cette croûte et par les sédiments et se charger + ou – en silice (magmas intermédiaires calco-alcalins ou andésitiques). Si la chaleur est suffisante, il peut y avoir fusion partielle de la croûte continentale et magmatisme alumineux. Parfois, le basalte de la plaque plongeante peut également fondre partiellement, d’où des magmas calco-alcalins particuliers dénommés adakites. Les zones de subduction : Pourquoi un bassin en extension ? Profondeur en Km Croûte océanique Bassin d’arrière-arc Croûte océanique Convection Manteau Manteau Distance à la fosse en Km Voir explications page suivante Deux explications possibles : 1. A cause de la subduction, les courants de convection (1) sous la croûte continentale sont bloqués par la croûte océanique plongeante. La chaleur s'accumule alors sous la première plaque, jusqu'à ce que s'initie un nouveau courant de convection qui étire la croûte et provoque la formation d'un rift puis d’une croûte océanique. 2. La pente de la plaque plongeante génère un effet de succion sur la plaque continentale, qui va donc être étirée. Il s’agit donc de deux explications complètement différentes, aux effets contradictoires : dans le 1er cas, l’accumulation de chaleur sous la croûte continentale va, dans un premier temps, provoquer son bombement, alors que, dans le second cas, il va y avoir subsidence de la croûte continentale, c’est-à-dire son affaissement. (1) Voir chapitre tectonique Le retrait de la zone de subduction (type extensif) Verticalisation et retrait du panneau plongeant Démonstration Le retrait de la zone de subduction Expérience réalisée avec un mélange silicone et sable pour la plaque plongeante, du sirop de glucose pour le manteau supérieur et du sirop enrichi pour le manteau inférieur (matériaux de même densité que les plaques tectoniques en jeu). 0 million d’années 4 millions d’années Ce retrait est d’autant plus rapide que la vitesse de subduction est lente 10 millions d’années En effet, la force liée au poids de la plaque, âgée et donc lourde, est supérieure à la force liée à sa vitesse. 15 millions d’années La plaque plongeante va s’affaisser de proche en proche et son sommet va donc reculer . 30 millions d’années La Méditerranée occidentale = bassin d’arrière-arc de la subduction Le bassin Algéro-Provençal - La mer Tyrrhénienne - Le bloc Corso-Sarde – Les îles Eoliennes - La mer d’Alboran Des morceaux d’Europe échoués sur la côte africaine Le retrait de la zone de subduction (1) Voir explications pages suivantes 45 Ma (Eocène) Subduction Voir commentaires page suivante Europe Téthys Chaîne pyrénéoprovençale (issue de l’orogenèse pyrénéenne) Ibérie Al Afrique D’après Serranon 1999 Il y a 45 millions d’années, la situation était la suivante : la collision Afrique/Eurasie qui a commencé vers 60 Ma se poursuit. En fait, il s’agit d’une subduction continentale. Téthys, coincée entre l’Eurasie qui va sud-est et l’Afrique qui remonte au nord, se ferme par subduction sous le continent eurasiatique. Sud-est de la France : à cet endroit que signifie le point d’interrogation sur le schéma? Si l’on regarde bien, on voit que les triangles mauves, qui indiquent le sens de la subduction, s’inversent. Cela signifie qu’à partir de ce point c’est l’Europe qui subducte sous la plaque apulienne. Ce qui explique par exemple que le mont Cervin est en réalité un morceau d’Afrique. Toutefois, cette subduction va s’arrêter rapidement (les deux plaques continentales – Eurasie et Afrique – étant de densité égale) et c’est la surrection des Alpes. La zone de distension liée à la subduction extensive fait que plusieurs blocs vont se détacher du continent européen et dériver vers le sud, « aspirés » par le retrait de la zone de subduction. Ces sont les blocs Co (Corse), S (Sardaigne), B (Baléares), AL (Alboran), K Pe (Kabylie, Monts Péloritains), CA (Calabre). 30 Ma (Oligocène) Voir commentaires page suivante Ouverture du bassin liguroprovençal Volcanisme Prisme d’accrétion Co Ibérie B Al S Ca Subduction Bassin liguroprovençal Afrique Bloc corsosarde A 30 millions d’années, maximum de l’orogenèse alpine. Evènement important : l’ouverture du bassin algéro-provençal (qui porte au nord le nom de bassin ligure), c’est-à-dire du bassin arrièrearc de la subduction. C’est la Naissance de la Méditerranée occidentale. Par ailleurs, ces mouvements extensifs ont déséquilibré la chaîne pyrénéo-provençale dont une partie s’est effondrée en mer. Les blocs Co (Corse) et S (Sardaigne) d’une part, et KPe (Kabylie-Péloritains), Ca (Calabre) d’autre part, dérivent vers le sud-est, tandis que Al (Alboran) dérive vers le sud-ouest. B ne bougera plus beaucoup, bloqué par une faille. Autre fait important : le prisme d’accrétion s’est constitué et va continuer à croître. On verra ce qu’il va devenir. Tous ces mouvements extensifs font que le volcanisme va se «réveiller» dans le massif central et dans l’Estérel (estérellite) et que des bassins continentaux vont se mettre en place tels que Alsace, Limagne, couloir rhodanien (en vert sur le schéma). 30-5 Ma (Miocène) Voir commentaires page suivante Ouverture de la Mer Tyrrhénienne Arc volcanique Co Ibérie S B Ca Al K Pe Mer Tyrrhénienne Bassin liguroprovençal Afrique Subduction Durant les 30 Ma à venir, la zone de subduction va parcourir les 775 km restants, soit la vitesse respectable de 2,5 cm/an. Les « blocs » ont nettement progressé vers le sud-est, en particulier Ca. Excepté Al qui est parti vers l’ouest. Co (Corse) et S (Sardaigne) ont presque atteint leur position définitive. Quant à KPe, on observe que la subduction s’est arrêtée à son niveau, générant une faille (trait noir) qui va le séparer en 2. Pe (Monts Péloritains) va continuer, « aspiré » par le retrait de la subduction qui continue de son côté, et échouer en Sicile, tandis que K (Kabylie) va bientôt échouer sur la côte africaine (voir le cercle orange). Le prisme d’accrétion, qui a pris de l’importance, va s’agglomérer avec les blocs ci-dessus et constituer les Kabylies, les Apennins, la Calabre et les monts Péloritains de Sicile (voir page suivante). On comprend maintenant pourquoi la Kabylie et une partie seulement de l’Italie et de la Sicile sont européennes. Durant cette période, ne pas oublier plusieurs évènements : 1. Mise en place de l’arc volcanique, qui donnera les îles éoliennes. 2. Ouverture d’un second bassin océanique : la mer Tyrrhénienne (rappelezvous son âge : 7 à 8 Ma). C’est l’ouverture de ce bassin qui a arrêté la progression du bloc corso-sarde. 0 Subduction Co S B Ca Pe Al K Pas de commentaire particulier sur la situation actuelle, connue de tous, si ce n’est de noter que, selon ce schéma, une petite zone de subduction est toujours active au sud-est de la Sicile, qu’il faudrait prolonger au nord vers l’Italie (Vésuve toujours actif). Toutefois, selon certains géologues, une subduction du bassin algéro-provençal sous l’Afrique aurait peut-être débuté. Donc, ne pas s’étonner des séismes dans ces zones (Boumerdès, Aquila…). Noter aussi que l’Etna, en Sicile, pose problème. En effet, il n’est pas dans l’arc volcanique et, en outre, son magma basaltique n’est pas caractéristique des zones de subduction (qui présentent un volcanisme calco-alcalin, c’est-à-dire intermédiaire entre laves basiques et acides). Par ailleurs, sa chambre magmatique est très profonde et ne correspond pas non plus à une zone de subduction. Selon certains géologues, il s‘agirait plutôt d’un volcan de point chaud (1). Noter enfin que le panneau plongeant a atteint le manteau inférieur et a donc « parcouru » 600 à 700 km de profondeur. (1) Point chaud : voir page 99 et également le chapitre tectonique Le détroit de Gibraltar et la mer d’Alboran Détroit de Gibraltar = 14 km Le séisme de Lisbonne en 1755 Le séisme de Lisbonne en 1755 Le 1er novembre 1755, Lisbonne est détruite quasi entièrement par un séisme dont la magnitude a été estimée au minimum à 8,5, suivi d’un tsunami avec des vagues de 5 à 15 m de hauteur. Ce séisme aurait été ressenti jusqu’à Moscou et aux Açores. Le nombre de morts et disparus a été estimé entre 50 000 et 100 000. Les études effectuées dans la région, en particulier la datation des dépôts sédimentaires, indiquent que des séismes importants se sont produits tous les 1500 à 2000 ans. La plaque africaine, à cet endroit, se déplace faiblement avec un léger mouvement anti-horaire. D’autre part, selon l’institut européen de la mer, il y aurait encore une subduction de la plaque océanique africaine à l’ouest de Gibraltar, et donc des énergies accumulées. Depuis 1755, il n’y a plus eu de séisme dans cette région. Arc de Gibraltar Les raisons de ce séisme 1. Collision Afrique/Eurasie 2. Subduction extensive NS puis EW 3. Faille transformante Rappelez-vous page 3 « Contrairement aux apparences, le Rif marocain et la chaîne Bétique en Espagne constituent une seule et même chaîne ». Or, on voit bien sur ce schéma que c’est le prisme d’accrétion de la zone de subduction, aspiré par celle-ci et poussé par le bloc Al (Alboran) qui a échoué à cet endroit. Sa progression s’est arrêtée parce que la subduction s’est arrêtée. Le détroit de Gibraltar n’existait donc pas, la Méditerranée s’est trouvé fermée, c’est la crise messinienne. La Crise Messinienne : une histoire plutôt salée Messinienne ? Il ne s’agit pas du détroit de Messine puisqu’on est à l’opposé, dans la région du détroit de Gibraltar. Il s’agit d’un étage géologique de l’ère tertiaire allant de – 6,5 à – 5,3 millions d’années, décrit pour la 1ère fois dans la région de Messine, d’où ce nom, et donc d’un phénomène que Ororin aurait pu voir. La Crise Messinienne : une histoire plutôt salée Il s‘agit d’un évènement unique dans l’histoire de la planète, tant par son amplitude que par sa rapidité. La Méditerranée a des particularités, notamment en matière hydrique : elle subit une évaporation qui n’est qu’en partie compensée par les apports des fleuves. En effet, seuls le Rhône à l’ouest et le Nil à l’est ont des apports importants, ceux des autres fleuves étant + ou – négligeables. L’équilibre en eau n’est réalisé que grâce à l’arrivée des eaux de l’Atlantique par le détroit de Gibraltar (voir photo page 48 où l’on voit bien les courants atlantiques entrant en Méditerranée). Or, on vient de le voir, il y a environ 6 Ma, le détroit de Gibraltar s’est trouvé fermé par le prisme d’accrétion. De plus, à cette époque, la région était quelques degrés plus bas de latitude, il faisait donc plus chaud et l’évaporation s’en trouvait accrue. Et donc, la Méditerranée, s’évaporant plus qu’elle ne s’hydratait, s’est progressivement asséchée. On estime la baisse de niveau entre 1000 et 1500 m. Peut-être la Méditerranée s’estelle complètement asséchée par endroits. Il y a donc eu : dépôts de sels abaissement du niveau marin formation de canyons Le « géant salifère » Dépôts de sels sur des hauteurs pouvant atteindre 3000 m !!! On a calculé que si la Méditerranée s’asséchait à nouveau, il y aurait des dépôts de sels sur 60 à 80 m maximum. Pour qu’il y en ait 3000 m, il a donc fallu qu’il y ait de temps en temps de nouveaux apports d’eau, sans doute par infiltrations ou par débordements du détroit de Gibraltar (300 m de hauteur). La Méditerranée a dû ressembler à ceci Puis à cela De fait de l’abaissement du niveau marin, les fleuves, pour rejoindre la mer ou ce qu’il en restait, ont dû creuser le socle de leurs lits au fur et à mesure que le niveau baissait. Il s’est ainsi formé des canyons impressionnants, aux parois abruptes : le canyon du Rhône (constaté lors de la construction de centrales) remontait jusqu’à Beaune en Bourgogne, soit 400 km, et sa profondeur aux Saintes-Maries-de-la-Mer était de 1 150 m ; de même, le canyon du Nil (découvert lors des travaux du barrage d’Assouan) a une profondeur de 2 km au Caire et encore de 277 m à Assouan. Ces canyons sont évidemment maintenant en mer. Les sels (sulfates et chlorures de sodium et de potassium) sont des pièges à hydrocarbures Donc, la Méditerranée pourrait ressembler à ceci. A ce jour, on compte 232 plates-formes d'exploitation d'hydrocarbures en Méditerranée dont un tiers environ concerne du pétrole. La très grosse majorité se trouve au large de la Tunisie (43), l'Italie en compte 13, la Libye 5 et la Grèce 3. D’autre part, 11 sont en cours de forage (6 en Égypte, 2 en Italie, 20 en Tunisie, 1 en Croatie) et d'autres projets sont en attente. Les ressources en hydrocarbures du bassin Levantin sont estimées à 1,68 milliards de barils de pétrole et 3 450 milliards de m3 de gaz, celles du bassin du Nil seraient de 1,76 milliards de barils de pétrole et 6 850 milliards de m3 de gaz. L’USGS (US Geological Survey) a évalué le total pour la Méditerranée orientale à à 3,4 milliards de barils de pétrole et 9 700 milliards de m3 de gaz. Projet Rhône-Maritime : le permis de recherches d’hydrocarbures au large des côtes marseillaises, accordé une 1ère fois en 2002, puis prolongé en 2006 jusqu‘au 19 novembre 2010, couvre une superficie de 9 375 km². Cela a évidemment généré des protestations et des manifestations contre un projet de forages pétroliers à nos portes. Parmi eux, les écologistes dénoncent les risques de pollution et de marée noire : "On veut chercher les derniers barils d’hydrocarbures avec les risques que cela comporte, en eaux profondes, de marée noire et de pollution". Depuis les dernières élections présidentielles, le permis a été annulé et le projet a été récemment retiré du site du ministère du développement durable. Mais la société titulaire du permis a attaqué ce rejet devant le tribunal administratif en août 2012. Méditerranée orientale : En octobre 2010, Israël a trouvé un gigantesque offshore de gaz naturel dans ce qu’il estime être sa ZEE (Zone Économique Exclusive), à 135 km de Haïfa et à 5 km de profondeur. Cette poche a été appelée « Léviathan » en référence au monstre marin biblique. 1ères estimations = 450 milliards de m3 = réserves suffisantes pour approvisionner Israël en gaz pendant un siècle. Mais le Liban entend faire valoir qu’une partie du champ gazier réside dans les eaux territoriales de sa propre ZEE. La remise en eau Sous la pression continuelle des eaux de l’Atlantique dont les courants ne demandent qu’à entrer en Méditerranée, et aussi la tectonique, l’arc de Gibraltar a fini par se rompre et ouvrir le détroit. Il a dû alors se produire une gigantesque cascade, le seuil de Gibraltar mesurant en effet 300 m, soit, par exemple, 6 fois plus que les chutes du Niagara. La durée de la remise en eau de la Méditerranée varie, selon les diverses estimations, entre 100 000 et …….14 ans !!! L’épisode messinien n’aura duré qu’environ 700 000 ans, ce qui n’est rien par rapport aux durées géologiques habituelles, mais a laissé des traces considérables. L’image suivante (les chutes du Niagara) donne une idée (faible) de ce qu’a dû être la remise en eau. Une petite pause photos Le Mont Cinto, morceau de l’Estérel Le Stromboli : 3000 m dont 900 seulement émergés Le Stromboli Le Stromboli Lipari Vulcano Vulcano Noter les vapeurs de soufre L’Etna : 3345 m - 45 km de diamètre l’Etna : une de ses dizaines de bouches l’Etna Encore l’Etna Et encore l’Etna Toujours l’Etna Le Vésuve Le Vésuve Il ne faut pas oublier la Méditerranée orientale Méditerranée orientale 65 Ma Grèce Bassin en extension = future Mer Egée 35 Ma 0 Turquie Iran Arabie Afrique Point chaud (1) des Afars et rifts = ouverture de la Mer Rouge L’Arabie est repoussée vers le nord Collision Arabie - Asie Mise en place du Zagros, de la chaîne des Dinarides et de la chaîne Helléno-Turque Téthys se ferme définitivement On voit également que la mer Noire, la mer Caspienne et la mer d’Aral sont des vestiges de bras septentrionaux de Téthys. (1) « point chaud », voir page 32 et également le chapitre « tectonique ». L’homme pourra sortir d’Afrique Caractéristiques de la Méditerranée orientale : Risques sismiques et volcaniques importants Prisme d’accrétion particulièrement important et en partie émergé Volcans de boue La zone de subduction (courbe noire sur schéma page suivante) est toujours active sous les arcs hellénique et chypriote à l’est, sous la Calabre et Sicile à l’ouest, soit 1 500 km. L’Italie (plaque apulienne) se dirige vers le nord mais avec un léger mouvement de rotation anti-horaire, poussant ainsi les Balkans vers l’est. La mer Egée, elle, est en extension depuis 23 millions d’années (voir ci-après). De l’autre côté, on sait que la plaque arabique remonte rapidement vers le nord, en raison de l’ouverture de la mer Rouge, et poinçonne fortement la plaque anatolienne. Celle-ci, coincée entre les Balkans, la mer Egée, l’Arabie et la grande faille nord-anatolienne (courbe blanche), est éjectée vers l’ouest (légèrement sud) à la vitesse de 3 cm/an. Ne pas s’étonner des séismes à répétition en Turquie. D’autre part, la subduction de Téthys sous l’Eurasie a engendré : - Un arc volcanique : les Cyclades dont le plus célèbre des volcans est sans conteste Santorin, - Un bassin d’arrière-arc : la mer Egée dont la croûte n’est pas encore océanique mais continentale fortement étirée, - Un prisme d’accrétion ou « ride méditerranéenne » : c’est le nom donné par les géologues du 19° siècle qui pensaient qu’il s’agissait d’une dorsale, et qui lui est resté, mais évidemment, ce n’en est pas une. Il présente ici la particularité d’être très important et en partie émergé. En effet, du fait de l’extension de la mer Egée, la chaîne helléno-turque s’est trouvée déséquilibrée et une partie a basculé en mer, de la même façon que la chaîne pyrénéo-provençale en Méditerranée occidentale. C’est cette partie, émergée, qui constitue aujourd’hui la Crète et quelques autres îles. Par ailleurs, le prisme est particulièrement important du fait également des apports des alluvions du Nil : sa largeur atteint par endroits 200 km – il est rappelé que sa longueur est de 1 500 km -, et, la plupart du temps, il cache la fosse de subduction. Celle-ci n’est visible qu’en quelques endroits au sud de la Crète où sa profondeur atteint 5000 m. Risques sismiques et volcaniques importants Faille nord-anatolienne Chypre Crète Zone de subduction toujours active Image montrant un volcan en train de disparaître dans la subduction. Ce volcan faisait 3000 m de hauteur. Afrique Eurasie Prisme d’accrétion 1500 km de long sur 200 de large : future chaîne de montagnes si la Crète et l’Afrique continuent à se rapprocher Volcans de boue Lorsque les sédiments s’accumulent, ils se compactent et l’eau est expulsée. Mais si la sédimentation devient trop importante, leur accumulation devient très rapide et l’eau se trouve piégée, elle n’est plus expulsée et de la boue est créée. Lorsque la pression devient trop importante, il y a éruption. Ce genre de volcans existe là où il y a beaucoup d’alluvions, c’est-à-dire dans les deltas des grands fleuves. Ici le Nil. EN RESUME Le bassin d’arrière-arc = La mer Egée en extension L’arc volcanique = Les Cyclades Le prisme d’accrétion = La Crète Santorin Santorin Entrée dans la caldeira de Santorin Santorin En résumé : la Méditerranée provient de : - l’ouverture puis de la fermeture de Téthys - les collisions Apulie – Europe, Afrique – Eurasie et Arabie – Asie - l’ouverture de bassins au tertiaire Il ne reste de la Téthys que quelques bassins Mer Noire Mer Adriatique Bassin algéro-provençal Mer 30 Ma Tyrrhénienne 3300 m Mer 7 à 8 Ma d’Alboran 3700 m 1500 m Mer Ionienne 4300 m Bassin occidental 3700 m 30 Ma et des bassins d’arrière-arc en extension Mer Egée 23 Ma Bassin Levantin 5100 m Bassin oriental 5100m 150 Ma Dans 50 Ma Téthys condamnée à mort Voir page Voir Téthys condamnée à mort Si la convergence continue au même rythme (environ 1cm/an), 500 km seront parcourus en 50 millions d’années. Les montagnes vont continuer à croître. Apennins et Dinarides vont se percuter et la mer Adriatique disparaîtra. Rif et Bétiques vont également s’agglomérer. Le détroit de Gibraltar se fermera à nouveau avec les conséquences que l’on sait. L’Espagne sera sans doute éjectée dans l’Atlantique. Ce phénomène serait déjà commencé selon certains géologues. Puis le bassin algéro-provençal périra dans l’affrontement Europe – Afrique. A l’est, Téthys va continuer sa subduction sous l’Eurasie et complètement disparaître. Libye et Crète vont s’affronter, agglomérer le prisme d’accrétion et il y aura naissance d’une nouvelle chaîne de montagnes. La croûte continentale actuelle de la Mer Egée va continuer à être étirée et finira par donner place à une croûte océanique. Ce nouvel océan devra lui aussi ultérieurement se fermer. Il faudra attendre un prochain démantèlement pour voir à nouveau apparaître des rifts, des dorsales et des océans. Les variations du niveau marin L’âge de glace L’ère quaternaire a été marquée par 4 grandes glaciations : Günz, Mindel, Riss et la dernière, Würm, avec un maximum vers – 18 000 ans Baisse du niveau marin de 110/120 m : l’homme investit des milieux aujourd’hui submergés. Ici, la grotte Cosquer, aujourd’hui à 37 m sous le niveau de la mer. Attention : il y a des variations apparentes du niveau marin Il y a 160 000 ans, la grotte du Lazaret se trouvait 120m au-dessus du niveau actuel de la mer. Aujourd’hui, elle n’est qu’à 20 m au-dessus. De même, il y a 400 000 ans, Terra Amata était une plage. Aujourd’hui, cette plage fossile n’est qu’à 26 m au-dessus du niveau de la mer. En réalité, outre les variations du niveau marin, il y a eu également soulèvement du Mt Boron provoqué par l’orogenèse alpine. Impact des alluvions - 6000 - 3000 - 50 A la fin de la dernière glaciation, le niveau de la mer s’élève à nouveau. Cette remontée va progressivement ralentir puis se stabiliser aux alentours de – 6 000 ans, date à laquelle Puget-sur-Argens était au bord d’une ria (aujourd’hui, cette ville est à 11 km de la mer). Mais les sédiments apportés par l’Argens et le Reyran vont colmater cette ria et le rivage va donc gagner sur la mer. Ce phénomène de colmatage s’accentue en cas d’apports importants (érosion plus intense par exemple en cas de variations des conditions climatiques, ou défrichements consécutifs à l’activité agricole, en plein essor depuis le néolithique). Même chose avec le Nil, le Rhône, le Pô. Les risques en Méditerranée LES SEISMES Séismes de 1973 et 2006 de magnitude supérieure à 5 On voit qu’en raison de la subduction toujours active en Méditerranée orientale, les risques de séisme y sont nettement plus importants qu’en Méditerranée occidentale, ce qui est confirmé par la diapo suivante. USGS / NEIC (US Geological Survey / National Earthquake Information Center) Séismes des dernières 48 H (au 8 / 11 /2013) EMSC (Centre sismologique euro-méditerranéen) Bureau Central Sismologique Français Réseau National de Surveillance sismique (RENASS) Sismicité historique de la France (SisFrance) Ministère de l'Environnement Centre Sismologique Euro-Méditerranéen BRGM Le volcanisme : risque d’autant plus important qu’il s’agit de zones fortement urbanisées (3 millions d’habitants). Ici Naples et le Vésuve Le volcanisme : même situation à Catane avec l’Etna Les tsunamis : peut-on voir un jour une vague de 15 m déferler sur la Promenade des Anglais ? Photo : le coup de mer de mai 2010 : la plus haute vague a atteint 6 m Qu’est-ce qu’un tsunami ? Un tsunami résulte de la mise en mouvement vertical, brusque, d’une colonne d’eau mais il faut que le déplacement de matières à l’origine de ce mouvement se fasse sur une grande surface. En arrivant en surface, l’onde ainsi crée va rayonner dans toutes les directions et le déplacement va devenir horizontal. En approchant d’une côte, la vague de tête est freinée par les reliefs et est rattrapée par les vagues suivantes. L’énergie d’un tsunami dépend de sa vitesse et du volume d’eau mis en mouvement. L’énergie étant conservée (il y a très peu de déperdition), la moindre vitesse de la vague est compensée par le volume d’eau qui va donc croître, c’est-à-dire que la vague va croître en hauteur. Le volume de la Méditerranée, du moins occidentale, la faible vitesse de déplacement des plaques tectoniques, la subduction finissante et la magnitude moyenne des séismes (6,5) font que les mouvements verticaux de la mer ne devraient pas atteindre l’ampleur nécessaire. Toutefois, des raz-de-marée meurtriers se sont déjà produits en Méditerranée : le CNRS en a recensé une vingtaine depuis 2000 ans. Le risque existe mais il est faible. Un tsunami est provoqué par un mouvement du fond marin. Ce peut être : Un mouvement dans une zone de subduction Exemple : l’Indonésie en décembre 2004 (subduction de la plaque australienne sous la plaque eurasienne). Un glissement de terrain Exemple : le tsunami de 1979 à Nice et Antibes provoqué par l’effondrement du chantier de l’aéroport. Le matériel effondré, qui était d’environ 10 millions de m3, a « ramoné » tout le lit du Var et s’est ainsi trouvé porté à 150 millions de m3 à l’arrivée. Et aussi La chute d’un corps Complexité et fragilité des équilibres biologiques La méditerranée est une mer chaude et salée, donc moins propice à la vie. DONC LES ÉQUILIBRES BIOLOGIQUES SONT FRAGILES. Impact anthropique : quelques exemples Pression démographique Transports maritimes Canal de Suez et Barrage d’Assouan Accidents Acidification des océans Pression démographique 22 états riverains, 5 pays africains, 5 pays asiatiques et 12 pays européens, soit une population totale estimée aujourd’hui à #450 millions de personnes, en augmentation de 50% en 30 ans (19702000). Estimée à 550 millions en 2025. En 2000, les régions côtières accueillaient 33,6% de la population du bassin alors que leur superficie n’est que de 13% de l’ensemble des pays. La densité moyenne a doublé en 30 ans et y serait de 156 habitants/km2. Par ailleurs, la Grande Bleue accueille 1/3 du tourisme mondial (275 millions de visiteurs par an). La Méditerranée est en conséquence devenue une Mer Poubelle : les infrastructures sanitaires n'ont pas suivi. Dans le sud, 44% des villes de plus de 10.000 habitants n’ont pas de réseau d'épuration. Au nord, 11% sont également concernés. Sans compter toutes les stations dont les technologies sont dépassées. Rejets industriels et agricoles au km² : 40 macro-déchets 115 000 micro-déchets Métaux lourds, nitrates, phosphates, métaux lourds, pesticides. Alors que 80% de la pollution provient des terres, la Méditerranée, comme l'ensemble des océans, souffre d'une accumulation de déchets. La densité des macro-déchets est de 40 pièces au km², mais peut être plus forte aux débouchés des grandes villes. Quant aux micro-plastiques : ces débris minuscules fixent les polluants et trompent les animaux qui les prennent pour du zooplancton et meurent d'occlusion intestinale. 290 milliards de micro-fragments de plastiques contamineraient la Méditerranée, alertent les chercheurs de l'Expédition MED après avoir trouvé des traces de ces déchets polluants dans les poissons. Une menace pour la chaîne alimentaire. En moyenne, le nombre de micro-déchets flottants atteint 115.000 éléments par km2, avec un maximum de 892.000 éléments. D'autres polluants chimiques tels que le polyéthylène, le polypropylène, et des polyphénols peuvent être véhiculés par ces déchets et affecter potentiellement les organismes. www.actu-environnement.com Pression démographique (suite) Les méduses ne prolifèrent pas qu’en Méditerranée, elles ont colonisé l'ensemble des mers du globe au point que les scientifiques parlent aujourd'hui de « gélification des océans ». La surpêche est soupçonnée d’être la cause de leur pullulation. En effet, les prédateurs des méduses, tels que thons, tortues, sardines disparaissent du fait de la surpêche. Mais les méduses profitent surtout de la surpêche des petits poissons. Sardines, hareng, anchois… se nourrissent comme elles de zooplancton et constituent alors leurs principaux compétiteurs pour l’alimentation. Dans les zones où ils sont prélevés en trop grand nombre, ils libèrent une niche écologique et laissent le champ libre aux méduses. De plus, les petits poissons mangent œufs et larves des méduses et, en temps normal, en régulent donc le nombre. En leur absence, plus rien ne freine la multiplication des animaux gélatineux. Dans les zones où la pêche est adaptée aux quantités disponibles (Afrique du Sud par exemple) on n’observe pas d’invasion de méduses. La moitié des espèces est menacée par la pêche Sargasse Transports : le transport maritime représente une source de pollution moindre que la pollution tellurique mais la nature des produits concernés et la menace d'un accident pétrolier majeur dans une mer semi-fermée font qu'il constitue un facteur de risque non négligeable. Etude 2006 : 31 000 routes maritimes effectuées par 120 000 navires par an, 500 millions de tonnes, 250 000 escales de navires de plus de 100 000 tonnes. Les pétroliers ont effectué 4 229 voyages en charge, transportant 921 millions de tonnes de pétrole brut. 20 % des pétroliers, 30 % des navires marchands du monde circulent en Méditerranée. Les eaux souvent déballastées en zones côtières contiennent des organismes vivants, faune et flore, invasifs, nuisibles, voire pathogènes et introduisent donc des espèces exogènes en Méditerranée. Ex : la Sargasse : algue brune, introduite avec les huîtres japonaises, a colonisé le littoral atlantique de l’Espagne à la Norvège et la Méditerranée jusqu’à Venise. Elle est toxique : non consommée par la faune locale. Elle se multiplie par bouturage : prolifère dans les chenaux fréquentés par les navires. Cette pollution a augmenté au cours des années 1970 à 1990, se stabilise depuis 2000. Canal de Suez et barrage d’Assouan Le canal de Suez et le barrage d’Assouan ont modifié la température et la salinité des eaux de la Méditerranée orientale et du Nil. La mer Rouge est une voie de migration des espèces. Elle est plus haute que la Méditerranée Orientale, donc le canal crée un courant en direction de la Méditerranée, par ailleurs moins salée que la mer Rouge, ce qui favorise le transfert d’espèces. Il y a multiplication des espèces invasives (on en compte aujourd'hui 925 dont 56% sont pérennes) au détriment des espèces endémiques. Ces aliens sont devenus un composant majeur de l'écosystème méditerranéen et ont des impacts sérieux sur l'écologie, mettant en danger beaucoup d'espèces locales. Ils représentent 43% des ressources halieutiques en Turquie et jusqu’à 50% en Israël. Cette faune, actuellement majoritairement présente dans le bassin oriental, s’étend progressivement vers l’ouest et commence à coloniser les côtes occidentales. En mers Egée et Ionienne, 447 espèces ont été listées (Economidis, 1973; Papaconstantinou, 1988) dont 34 non natives, ce qui représente environ 7% du total des espèces de poissons présentes dans les eaux grecques. Parmi ces 34 espèces, 28 sont d’origine lessepsienne. EX : Lagocephalus sceleratus observé pour la 1ère fois en Turquie en 2004. Il préoccupe beaucoup les pêcheurs car c’est un poisson très agressif (il peut couper les lignes à l’aide de ses 4 dents et ainsi engendrer jusqu’à 80% de pertes des prises) et très toxique (TTX tétrodoxine) : mort de 2 personnes en Israël. Accidents Caulerpa taxifolia : algue verte pérenne d'origine tropicale. Une souche issue de l’aquarium de Monaco aurait été introduite accidentellement en Méditerranée où elle est devenue une espèce envahissante. Elle est connue sous le nom d'« algue tueuse », en raison de sa toxicité pour la faune, de son impact négatif sur la biodiversité et de sa vitesse de développement inquiétante. Sa capacité à vivre avec peu de lumière lui permet de subsister jusqu'à 100 m de profondeur, et d'envahir des herbiers denses, tel que les herbiers de posidonie. Elle est aussi très résistante aux variations de salinité. La Méditerranée est donc un milieu idéal pour son développement, ce qui explique en partie sa présence persistante dans cette région. Sa toxicité fait qu'elle n'a pas d’herbivore la consommant : autre raison de sa persistance. Elle peut croître dans des milieux pollués ou pauvres en éléments nutritifs, ce qui l'avantage encore. Elle serait aujourd'hui en phase de régression en Méditerranée, phénomène qui reste à confirmer. Acidification des océans Acidification des océans : diminution du Ph des océans en raison de l’augmentation des émissions de CO2. L'acidité des océans aurait progressé de 30 % depuis le début de la révolution industrielle. Cette acidification rend de plus en plus difficile la calcification des organismes ayant un squelette ou une coquille calcaire car elle modifie le calcaire et en particulier l’aragonite des coquilles qui s’amollissent. Premières victimes : coraux, crabes, mollusques, crustacés, étoiles de mer et plusieurs types de plancton, 1er maillon de la chaîne alimentaire océanique. Les récifs coralliens hébergent et nourrissent ¼ des espèces marines. L’acidité provoque leur blanchiment et entraîneront à terme leur disparition et celle de toute la biodiversité aquatique : poissons, anguilles, crabes, oursins... En 2007, les coraux et de multiples espèces marines ont déjà rejoint la Liste Rouge des espèces en voie d’extinction. Mais la mer Méditerranée, c’est aussi ça, magnifique Ou ça, tout aussi magnifique Bibliographie CNRS IFREMER BRGM Institut de la Mer Laboratoire de Villefranche/mer Universités de Nice Sophia Antipolis, Orléans-Tours, Montpellier, Lyon Ulaval Alpesgéo Géoazur Géosciences Actu-environnement MM Bethoux, Clauzon, Debelmas, Frizon de Lamotte, Gorsky, Mascle, Mattauer, Serrane, Sharer, Sosson. Tectonique des plaques : les points chauds Pour des raisons encore mal connues, il se fait, à la limite manteau supérieur/manteau inférieur, une concentration de chaleur qui produit un panache. Ce panache engendre des volcans par fusion de la croûte. La plaque continue son chemin, le volcan s’éloigne du point chaud et donc s’éteint mais il en naît un autre au-dessus du point chaud qui, lui, n’a pas bougé, et ainsi de suite. On a donc de la sorte des volcans intraplaques, en dehors de tout contexte de dorsale ou de subduction. Caractéristiques ► Volcanisme intraplaque ► Dû à une concentration locale de chaleur ► Stationnaire et intermittent Ex : La Réunion, Hawaï-Empereur