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Les océans terrestres abritent plus de 14 500 monts sous-marins identifiés , dont 9 951 monts sous-marins et 283 guyots, couvrant une superficie totale de Kamaʻehuakanaloa (anciennement Lōʻihi) dans l’ archipel d’Hawaï .
Du fait de leur abondance, les monts sous-marins constituent l'un des écosystèmes marins les plus répandus au monde. Les interactions entre les monts sous-marins et les courants sous-marins, ainsi que leur position élevée dans l'eau, attirent le plancton , les coraux , les poissons et les mammifères marins . Leur effet d'agrégation a été constaté par l' industrie de la pêche commerciale , et de nombreux monts sous-marins abritent d'importantes pêcheries. L'impact négatif de la pêche sur les écosystèmes des monts sous-marins suscite des inquiétudes persistantes, et des cas bien documentés de déclin des stocks, comme celui de l' hoplostète orange ( Hoplostethus atlanticus ), sont avérés. 95 % des dommages écologiques sont causés par le chalutage de fond , qui racle des écosystèmes entiers sur les monts sous-marins.
Du fait de leur grand nombre, de nombreux monts sous-marins restent encore à étudier, voire à cartographier. La bathymétrie et l'altimétrie satellitaire sont deux technologies qui contribuent à combler cette lacune. Il est arrivé que des navires de guerre entrent en collision avec des monts sous-marins non cartographiés ; par exemple, le mont sous-marin Muirfield doit son nom au navire qui l'a heurté en 1973. Cependant, le plus grand danger que représentent les monts sous-marins réside dans les effondrements de leurs flancs ; avec l'âge, les extrusions qui s'y écoulent exercent une pression sur leurs côtés, provoquant des glissements de terrain susceptibles de générer des tsunamis dévastateurs .
On trouve des monts sous-marins dans tous les bassins océaniques du globe, répartis de manière extrêmement vaste et d'âge variable. Un mont sous-marin est défini techniquement comme une élévation isolée d' au moins monticules , crêtes et collines moins de 1 000 mètres d'altitude dans les océans du globe
La plupart des monts sous-marins sont d'origine volcanique et se situent donc généralement sur la croûte océanique, à proximité des dorsales médio-océaniques , des panaches mantelliques et des arcs insulaires . C'est dans le Pacifique Nord que l'on observe la plus forte proportion de monts sous-marins et de guyots par rapport à la superficie du fond marin, soit 4,39 % de cette région. L'océan Arctique ne compte que 16 monts sous-marins et aucun guyot, tandis que les mers Méditerranée et Noire réunies n'en comptent que 23 et 2 respectivement. Les 9 951 monts sous-marins cartographiés couvrent une superficie de océan Indien . Le plus grand mont sous-marin couvre une superficie de 15Suiko Guyot (estimé à Pallada Guyot (estimé à 13archipels submergés , comme en témoignent les monts sous-marins de l'Empereur , un prolongement des îles Hawaïennes . Formés il y a des millions d'années par le volcanisme , ils ont depuis sombré bien en dessous du niveau de la mer. Cette longue chaîne d'îles et de monts sous-marins s'étend sur des milliers de kilomètres au nord-ouest de l' île d'Hawaï .
On observe davantage de monts sous-marins dans l'océan Pacifique que dans l'Atlantique, et leur répartition peut être décrite comme la superposition de plusieurs chaînes allongées de monts sous-marins sur un fond de distribution plus ou moins aléatoire. Ces chaînes de monts sous-marins sont présentes dans les trois principaux bassins océaniques, le Pacifique en possédant le plus grand nombre et les plus étendues. Parmi celles-ci figurent les monts sous-marins (et archipels) d'Hawaï (Empereur), des Mariannes, de Gilbert, de Tuomotu et des Australes dans le Pacifique Nord, ainsi que les dorsales de Louisville et de Sala y Gomez dans le Pacifique Sud. Dans l'Atlantique Nord, les monts sous-marins de Nouvelle-Angleterre s'étendent de la côte est des États-Unis jusqu'à la dorsale médio-océanique. Craig et Sandwell ont noté que des groupes de grands monts sous-marins atlantiques sont souvent associés à d'autres signes d'activité de points chauds, comme sur la dorsale de Walvis , la dorsale de Vitória-Trindade , les Bermudes et les îles du Cap-Vert . La dorsale médio-atlantique et les dorsales océaniques de l'océan Indien sont également associées à de nombreux monts sous-marins. En revanche, les monts sous-marins ont tendance à ne pas former de chaînes distinctes dans les océans Indien et Austral, mais leur répartition semble plutôt aléatoire.
Les monts sous-marins isolés et ceux sans origine volcanique claire sont moins fréquents ; on peut citer comme exemples le mont sous-marin Bollons , le mont sous-marin Eratosthenes , le mont sous-marin Axial et la dorsale de Gorringe .
Si tous les monts sous-marins connus étaient rassemblés en une seule zone, ils formeraient une masse terrestre de la taille de l'Europe . Leur abondance globale en fait l'une des structures et des biomes marins les plus communs et les moins bien compris de la Terre, une sorte de frontière exploratoire.
Géologie
Géochimie et évolution
La plupart des monts sous-marins se forment par l'un des deux processus volcaniques suivants, bien que certains, comme la province sous-marine de l'île Christmas près de l'Australie, restent plus énigmatiques. Les volcans situés près des limites de plaques et des dorsales médio-océaniques se forment par fusion par décompression des roches du manteau supérieur . Le magma, moins dense, remonte à travers la croûte terrestre jusqu'à la surface. Les volcans formés près ou au-dessus des zones de subduction sont créés par l' apport de composés volatils , par la plaque tectonique subductée , à la plaque chevauchante, ce qui abaisse son point de fusion . Le processus de formation d'un mont sous-marin, quel qu'il soit, influence fortement ses matériaux éruptifs. Les coulées de lave des monts sous-marins des dorsales médio-océaniques et des limites de plaques sont principalement basaltiques ( tholéiitiques et alcalines ), tandis que celles des volcans des dorsales subductées sont majoritairement des laves calco-alcalines . Comparativement aux monts sous-marins des dorsales médio-océaniques, les monts sous-marins des zones de subduction contiennent généralement plus de sodium , d'alcalis et de composés volatils, et moins de magnésium , ce qui entraîne des éruptions plus explosives et visqueuses .
Tous les monts sous-marins volcaniques suivent un schéma particulier de croissance, d'activité, d'affaissement et d'extinction. La première étape de l'évolution d'un mont sous-marin est sa phase d'activité initiale, durant laquelle ses flancs et son noyau se forment à partir du fond marin. S'ensuit une période de volcanisme intense, pendant laquelle le nouveau volcan éjecte la quasi-totalité (environ 98 %) de son volume magmatique total. Le mont sous-marin peut même émerger au-dessus du niveau de la mer et devenir une île océanique (comme lors de l' éruption du Hunga Tonga en 2009 ). Après une période d'activité explosive près de la surface de l'océan , les éruptions s'atténuent progressivement. Les éruptions devenant moins fréquentes et le mont sous-marin perdant sa capacité à se maintenir, le volcan commence à s'éroder . Après son extinction définitive ( éventuellement après une brève période de rajeunissement), il est progressivement érodé par les vagues. Les monts sous-marins se forment dans un environnement océanique beaucoup plus dynamique que leurs homologues terrestres, ce qui entraîne un affaissement horizontal lorsque le mont sous-marin se déplace avec la plaque tectonique vers une zone de subduction . À cet endroit, la coulée est subduite sous la marge de la plaque et finalement détruite, mais elle peut laisser des traces de son passage en creusant une indentation dans la paroi opposée de la fosse de subduction. La majorité des monts sous-marins ont déjà achevé leur cycle éruptif ; l’accès aux coulées anciennes par les chercheurs est donc limité par l’activité volcanique récente.
Les volcans de dorsale océanique, en particulier, suivent un schéma précis d'activité éruptive, initialement observé chez les monts sous-marins hawaïens , mais désormais reconnu comme le processus suivi par tous les monts sous-marins de ce type. Lors de la première phase, le volcan émet des basaltes de différents types, résultant de la fusion du manteau à des degrés variables . Au cours de la seconde phase, la plus active, les volcans de dorsale océanique émettent des basaltes tholéiitiques à légèrement alcalins, suite à la fusion d'une zone plus étendue du manteau. Cette phase est finalement recouverte par des coulées alcalines en fin d'histoire éruptive, lorsque le lien entre le mont sous-marin et sa source volcanique est rompu par un mouvement crustal. Certains monts sous-marins connaissent également une brève période de « rajeunissement » après une interruption de 1,5 à 10 millions d'années, durant laquelle les coulées sont fortement alcalines et produisent de nombreux xénolithes .
Ces dernières années, les géologues ont confirmé qu'un certain nombre de monts sous-marins sont des volcans sous-marins actifs ; deux exemples sont Kamaʻehuakanaloa (anciennement Lo'ihi) dans les îles Hawaïennes et Vailulu'u dans le groupe Manu'a ( Samoa ).
Types de lave
Les coulées de lave les plus visibles sur un mont sous-marin sont les coulées éruptives qui recouvrent ses flancs. Cependant, les intrusions ignées , sous forme de dykes et de filons-couches , jouent également un rôle important dans la croissance des monts sous-marins. Le type de coulée le plus courant est la lave en coussins , ainsi nommée en raison de sa forme caractéristique. Plus rares sont les coulées en nappe, vitreuses et marginales, qui témoignent de coulées de plus grande ampleur. Les roches sédimentaires volcanoclastiques dominent les monts sous-marins d'eaux peu profondes. Elles résultent de l'activité explosive des monts sous-marins proches de la surface et peuvent également se former par érosion mécanique de roches volcaniques préexistantes.
Structure
Les monts sous-marins peuvent se former dans une grande variété de contextes tectoniques, donnant naissance à un banc structural très diversifié. Ils présentent une grande variété de formes, allant du conique au plat, en passant par des formes complexes. Certains sont très grands et très bas, comme Koko Guyot et le mont sous-marin Detroit ; d’autres sont plus abrupts, comme le mont sous-marin Kamaʻehuakanaloa et le mont sous-marin Bowie . Certains monts sous-marins sont également recouverts d’une calotte carbonatée ou sédimentaire .
De nombreux monts sous-marins présentent des signes d' activité intrusive , susceptible d'entraîner un gonflement , un accentuation des pentes volcaniques et, à terme, un effondrement des flancs. Il existe également plusieurs sous-classes de monts sous-marins. Les guyots , monts sous-marins à sommet plat, se situent à au moins Les buttes sont des pics d'altitude isolés , mesurant moins de les pinacles sont de petits monts sous-marins en forme de pilier.
Les monts sous-marins sont d'une importance écologique exceptionnelle pour leur biome, mais leur rôle dans l'environnement reste mal compris. En émergeant du fond marin environnant, ils perturbent les courants marins, provoquant des tourbillons et des phénomènes hydrologiques associés qui induisent des mouvements d'eau dans un fond océanique normalement calme. Des courants allant jusqu'à 0,9 nœud, soit 48 centimètres par seconde, ont été mesurés. Du fait de ces remontées d'eau, les monts sous-marins abritent souvent des populations de plancton supérieures à la moyenne . Ils constituent ainsi des centres de concentration pour les poissons qui s'en nourrissent, lesquels deviennent alors des proies faciles, faisant des monts sous-marins d'importants points chauds de biodiversité.
Les monts sous-marins offrent des habitats et des frayères à ces grands animaux, notamment à de nombreux poissons. Certaines espèces, comme l'oréo noir (Allocyttus niger) et le cardinal à bandes noires (Apogon nigrofasciatus) , sont plus fréquentes sur les monts sous-marins que partout ailleurs sur le fond océanique. Les mammifères marins , les requins , les thons et les céphalopodes se rassemblent sur les monts sous-marins pour se nourrir, de même que certaines espèces d' oiseaux marins lorsque ces formations sont particulièrement peu profondes.
Les monts sous-marins émergent souvent dans des zones moins profondes, plus hospitalières à la vie marine, offrant un habitat à des espèces marines absentes des fonds marins profonds environnants. Isolés les uns des autres, ils forment des « îles sous-marines », présentant un intérêt biogéographique similaire . Composés de roches volcaniques , leur substrat est beaucoup plus dur que celui des fonds marins sédimentaires environnants . Il en résulte une faune différente de celle des fonds marins, et un taux d' endémisme théoriquement plus élevé . Cependant, des recherches récentes, notamment sur le mont sous-marin Davidson, suggèrent que les monts sous-marins ne sont peut-être pas particulièrement endémiques, et leur impact sur l'endémisme fait toujours l'objet de discussions. Il est néanmoins clairement établi qu'ils constituent un habitat pour des espèces qui peinent à survivre ailleurs
Les roches volcaniques des pentes des monts sous-marins abritent une population importante d' organismes suspensivores , notamment des coraux , qui profitent des forts courants environnants pour se nourrir. Ces coraux accueillent ainsi de nombreux autres organismes en relation commensale , comme les ophiures , qui grimpent sur le corail pour s'élever du fond marin et l'aider à capturer des particules alimentaires ou du petit zooplancton dérivant à leur portée. Ceci contraste fortement avec l'habitat typique des grands fonds, où les animaux détritivores dépendent de la nourriture qu'ils trouvent sur le fond marin. Dans les zones tropicales, la croissance corallienne extensive conduit à la formation d' atolls coralliens en fin de vie du mont sous-marin.
De plus, les sédiments meubles ont tendance à s'accumuler sur les monts sous-marins, généralement peuplés de polychètes ( vers marins annélides ) , d'oligochètes ( vers microdriles ) et de mollusques gastéropodes ( limaces de mer ). On y trouve également des xénophyophores . Ces derniers ont tendance à rassembler de petites particules et à former ainsi des bancs, ce qui modifie le dépôt de sédiments et crée un habitat pour les petits animaux. De nombreux monts sous-marins abritent également des communautés hydrothermales , comme par exemple les monts sous-marins Suiyo et Kamaʻehuakanaloa . Ces échanges sont favorisés par les échanges géochimiques entre les monts sous-marins et l'eau de mer.
Les monts sous-marins pourraient ainsi constituer des haltes migratoires essentielles pour certains animaux , notamment les baleines . Des recherches récentes indiquent que les baleines pourraient utiliser ces formations comme repères de navigation tout au long de leur migration. On suppose depuis longtemps que de nombreux animaux pélagiques fréquentent également les monts sous-marins pour s'y nourrir, mais la preuve de cet effet d'agrégation faisait défaut. La première démonstration de cette hypothèse a été publiée en 2008.
Pêche
L’impact des monts sous-marins sur les populations de poissons n’est pas passé inaperçu auprès de l’ industrie de la pêche commerciale . La pêche intensive sur les monts sous-marins a débuté dans la seconde moitié du XXe siècle, en raison de mauvaises pratiques de gestion et d’une pression de pêche accrue qui ont gravement affecté les stocks sur le plateau continental , zone de pêche habituelle . Depuis lors, les monts sous-marins font l’objet d’une pêche ciblée.
Près de 80 espèces de poissons et de crustacés sont exploitées commercialement sur les monts sous-marins, notamment la langouste (Palinuridae), le maquereau (Scombridae et autres), le crabe royal rouge ( Paralithodes camtschaticus ), le vivaneau rouge ( Lutjanus campechanus ), le thon (Scombridae), l'hoplostète orange ( Hoplostethus atlanticus ) et la perche (Percidae).
Conservation
La conservation écologique des monts sous-marins est compromise par le simple manque d'informations disponibles. Ces monts sont très peu étudiés : seuls 350 des quelque 100 000 monts sous-marins recensés dans le monde ont fait l'objet d'échantillonnages, et moins de 100 en profondeur. Ce manque d'informations est largement imputable au manque de technologies et à la difficulté d'atteindre ces structures sous-marines ; les technologies permettant de les explorer pleinement n'existent que depuis quelques décennies. Avant de pouvoir entreprendre des efforts de conservation cohérents, il est indispensable de cartographier
La surpêche constitue une grave menace pour l'équilibre écologique des monts sous-marins. Plusieurs cas d'exploitation halieutique sont bien documentés, comme celui de l' hoplostète orange ( Hoplostethus atlanticus ) au large des côtes australiennes et néo-zélandaises, et celui du sagittaire cuirassé pélagique ( Pseudopentaceros richardsoni ) près du Japon et de la Russie. Ceci s'explique par le fait que les poissons ciblés au-dessus des monts sous-marins sont généralement longévifs, à croissance lente et à maturation lente. Le problème est aggravé par les dangers du chalutage , qui endommage les communautés de surface des monts sous-marins, et par le fait que nombre d'entre eux se situent en eaux internationales, ce qui rend leur surveillance difficile. Le chalutage de fond, en particulier, est extrêmement dévastateur pour l'écologie des monts sous-marins et serait responsable de près de 95 % des dommages écologiques subis par ces écosystèmes.
Les coraux des monts sous-marins sont également vulnérables, car ils sont très prisés pour la fabrication de bijoux et d'objets décoratifs. D'importantes récoltes ont été effectuées sur les monts sous-marins, entraînant souvent l'épuisement des bancs de corail.
Les nations commencent à prendre conscience de l'impact de la pêche sur les monts sous-marins, et la Commission européenne a accepté de financer le projet OASIS, une étude détaillée des effets de la pêche sur les communautés des monts sous-marins de l' Atlantique Nord . Un autre projet œuvrant pour la conservation est CenSeam , un projet de recensement de la vie marine créé en 2005. CenSeam vise à fournir le cadre nécessaire pour prioriser, intégrer, étendre et faciliter les efforts de recherche sur les monts sous-marins afin de réduire considérablement les inconnues et de parvenir à une compréhension globale des écosystèmes des monts sous-marins, ainsi que de leur rôle dans la biogéographie , la biodiversité , la productivité et l'évolution des organismes marins.
Le mont sous-marin Davidson est probablement le mont sous-marin le mieux étudié au monde sur le plan écologique , avec six expéditions majeures ayant permis d'y recenser plus de 60 000 espèces. Le contraste entre le mont et son environnement est frappant. L'un des principaux refuges écologiques du mont est son jardin de corail d'eaux profondes , dont de nombreux spécimens observés sont centenaires. L'essor des connaissances sur le mont sous-marin a suscité un large soutien en faveur de sa création en tant que sanctuaire marin , une proposition qui a été acceptée en 2008 dans le cadre du Sanctuaire marin national de la baie de Monterey . Une grande partie des connaissances écologiques sur les monts sous-marins repose sur les observations réalisées à Davidson. Le mont sous-marin Bowie , autre exemple , a également été déclaré aire marine protégée par le Canada en raison de sa richesse écologique.
Exploration
L'étude des monts sous-marins a longtemps été entravée par le manque de technologies. Bien que des prélèvements aient été effectués dès le XIXe siècle, leur profondeur et leur position ont empêché l'avènement, ces dernières décennies, de disposer des technologies nécessaires à une exploration et un échantillonnage suffisamment précis. Même avec les technologies adéquates, en submersible sur les monts sous-marins
Avant de pouvoir pleinement comprendre les monts sous-marins et leur impact océanographique, il est indispensable de les cartographier, une tâche colossale compte tenu de leur nombre considérable. Les cartographies les plus détaillées sont obtenues par sondage multifaisceaux ( sonar ), mais malgré plus de 5 000 campagnes océanographiques publiques, la surface cartographiée des fonds marins reste infime. L’altimétrie satellitaire constitue une alternative plus large, quoique moins précise, avec 13 000 monts sous-marins répertoriés ; ce chiffre ne représente toutefois qu’une fraction des 100 000 recensés. Ceci s’explique par les incertitudes liées à cette technologie, qui limitent la détection aux structures d’une altitude de CryoSat-2, combinées aux données d'autres satellites, ont révélé des milliers de monts sous-marins jusqu'alors inconnus, et d'autres encore devraient être découverts à mesure que les données seront interprétées.
Exploitation minière en eaux profondes
Les monts sous-marins représentent une source potentielle de métaux importants sur le plan économique. Bien que l'océan couvre 70 % de la surface terrestre, les défis technologiques ont considérablement limité l' exploitation minière en eaux profondes . Cependant, face à la diminution constante des ressources terrestres, certains spécialistes considèrent l'exploitation minière océanique comme l'avenir inéluctable, et les monts sous-marins apparaissent comme des candidats de choix.
Les monts sous-marins sont nombreux et tous présentent un potentiel en ressources métalliques grâce à divers processus d'enrichissement survenant au cours de leur existence. Le mont sous-marin Conique, situé à environ 8 km au sud de l'île de Lihir en Papouasie-Nouvelle-Guinée, est un exemple de minéralisation aurifère épithermale sur le fond marin . Ce mont possède un diamètre basal d'environ 2,8 km et s'élève à environ 600 m au-dessus du fond marin, jusqu'à une profondeur de 1 050 m. Des échantillons prélevés à son sommet présentent les concentrations en or les plus élevées jamais enregistrées sur le fond marin actuel (maximum 230 g/t Au, moyenne 26 g/t, n = 40). Le fer - manganèse , l'oxyde de fer hydrothermal , les sulfures , les sulfates , le soufre , l'oxyde de manganèse hydrothermal et la phosphorite (cette dernière étant particulièrement présente en Micronésie) sont autant de ressources minérales déposées sur ou dans les monts sous-marins. Cependant, seuls les deux premiers présentent un potentiel d'exploitation minière au cours des prochaines décennies.
dangers
Certains monts sous-marins n'ont pas été cartographiés et constituent donc un danger pour la navigation. Par exemple, le mont sous-marin Muirfield doit son nom au navire qui l'a heurté en 1973. Plus récemment, en 2005, le sous-marin USS San Francisco a heurté un mont sous-marin non cartographié à une vitesse de des extrusions commencent à s'infiltrer dans le mont. Cette activité entraîne un gonflement, une sur-extension des flancs du volcan et, finalement, un effondrement de ces flancs , provoquant des glissements de terrain sous-marins susceptibles de déclencher d'importants tsunamis , qui peuvent figurer parmi les plus grandes catastrophes naturelles au monde. À titre d'illustration de la puissance des effondrements de flancs, l'effondrement du sommet, sur le bord nord du mont sous-marin Vlinder, a engendré un escarpement de paroi prononcé et un champ de débris s'étendant jusqu'à mont sous-marin Detroit a considérablement aplati toute sa structure. Enfin, en 2004, des scientifiques ont découvert des fossiles marins mont Kohala, à Hawaï . L’analyse de la subsidence a révélé qu’au moment de leur dépôt, les fossiles se trouvaient à Mauna Loa voisin , et l’on a émis l’hypothèse qu’un tsunami de grande ampleur, généré par ce glissement de terrain, aurait déposé les fossiles.