Les processus géologiques qui se produisent sous les eaux de la mer affectent non seulement la vie marine, mais aussi la terre ferme. Les processus qui façonnent les bassins océaniques se produisent lentement, sur des dizaines et des centaines de millions d’années. À cette échelle de temps, où une vie humaine n’est qu’un clin d’œil, les roches solides coulent comme du liquide, des continents entiers se déplacent sur la surface de la terre et des montagnes se forment à partir de plaines plates. Pour comprendre les fonds marins, nous devons apprendre à adopter le point de vue peu familier du temps géologique. La géologie est très importante pour la biologie marine. Les habitats, ou les lieux où vivent les organismes, sont directement façonnés par les processus géologiques. La forme des côtes, la profondeur de l’eau, la nature du fond (boueux, sableux ou rocheux) et de nombreuses autres caractéristiques de l’habitat marin sont déterminées par la géologie. L’histoire géologique de la vie est également appelée paléontologie.
La présence de grandes quantités d’eau liquide rend notre planète unique. La plupart des autres planètes ont très peu d’eau, et sur celles qui en ont, l’eau n’existe que sous forme de glace perpétuellement gelée ou de vapeur dans l’atmosphère. La Terre, en revanche, est une planète d’eau. L’océan couvre la majeure partie du globe et joue un rôle crucial dans la régulation de notre climat et de notre atmosphère. Sans eau, la vie elle-même serait impossible.
Notre océan couvre 72 % de la surface de la terre. Il n’est pas réparti de manière égale par rapport à l’équateur. Environ deux tiers des terres émergées de la Terre se trouvent dans l’hémisphère Nord, qui ne compte que 61 % d’océan. Environ 80% de l’hémisphère Sud est constitué d’océan.
L’océan est traditionnellement classé en quatre grands bassins. Le Pacifique est le plus profond et le plus grand, presque aussi grand que tous les autres réunis. L' »océan » Atlantique est un peu plus grand que l' »océan » Indien, mais les deux sont similaires en termes de profondeur moyenne. L’Arctique est le plus petit et le moins profond. Connectées ou marginales aux principaux bassins océaniques, on trouve diverses mers peu profondes, comme la mer Méditerranée, le golfe du Mexique et la mer de Chine méridionale.
Bien que nous traitions habituellement les océans comme quatre entités distinctes, ils sont en fait interconnectés. On peut s’en rendre compte le plus facilement en regardant une carte du monde vue du pôle Sud. De ce point de vue, il est clair que les océans Pacifique, Atlantique et Indien sont de grandes branches d’un vaste système océanique. Les connexions entre les principaux bassins permettent à l’eau de mer, aux matériaux et à certains organismes de se déplacer d’un « océan » à l’autre. Comme les « océans » constituent en fait un grand système interconnecté, les océanographes parlent souvent d’un seul océan mondial. Ils désignent également la masse d’eau continue qui entoure l’Antarctique comme l’océan Austral.
On pense que la Terre et le reste du système solaire sont nés il y a environ 4,5 milliards d’années d’un ou plusieurs nuages de poussière. Ces poussières étaient des débris restant d’une énorme explosion cosmique appelée big bang, qui, selon les astrophysiciens, s’est produite il y a environ 15 milliards d’années. Les particules de poussière sont entrées en collision les unes avec les autres, fusionnant en de plus grandes particules. Ces particules plus grandes sont entrées en collision à leur tour, se rejoignant pour former des roches de la taille d’un caillou, qui sont entrées en collision pour former des roches plus grandes, et ainsi de suite. Le processus s’est poursuivi, pour finir par construire la terre et les autres planètes.
La chaleur produite lors de la formation de la terre primitive était telle que la planète était probablement en fusion. Cela a permis aux matériaux de se déposer au sein de la planète en fonction de leur densité. La densité est le poids, ou plus correctement, la masse, d’un volume donné d’une substance. Il est évident qu’une livre de polystyrène pèse plus qu’une once de plomb, mais la plupart des gens pensent que le plomb est plus lourd que le polystyrène. Cela s’explique par le fait que le plomb pèse plus lourd que le polystyrène si l’on compare des volumes égaux des deux substances. En d’autres termes, le plomb est plus dense que le polystyrène. La densité d’une substance est calculée en divisant sa masse par son volume. Si deux substances sont mélangées, le matériau le plus dense aura tendance à couler et le moins dense à flotter.
Pendant la période où la jeune Terre était en fusion, le matériau le plus dense avait tendance à s’écouler vers le centre de la planète, tandis que les matériaux plus légers flottaient vers la surface. Le matériau léger de surface s’est refroidi pour former une fine croûte. Finalement, l’atmosphère et les océans ont commencé à se former. Si la Terre s’était installée sur une orbite à peine plus proche du soleil, la planète aurait été si chaude que toute l’eau se serait évaporée dans l’atmosphère. Avec une orbite à peine plus éloignée du soleil, toute l’eau serait perpétuellement gelée. Heureusement pour nous, notre planète tourne autour du soleil dans une zone étroite où l’eau liquide peut exister. Sans eau liquide, il n’y aurait pas de vie sur terre.
La terre est composée de trois couches principales : le noyau riche en fer, le manteau semi-plastique et la fine croûte extérieure. La croûte est la couche la plus familière de la terre. Comparée aux couches plus profondes, elle est extrêmement fine, comme une peau rigide flottant sur le manteau. La composition et les caractéristiques de la croûte diffèrent grandement entre les océans et les continents.
La distinction géologique entre l’océan et les continents est causée par les différences physiques et chimiques des roches elles-mêmes, plutôt que par le fait que les roches se trouvent être recouvertes d’eau ou non. La partie de la terre recouverte d’eau, l’océan, l’est en raison de la nature de la roche sous-jacente.
Les roches de la croûte océanique, qui constituent le fond de la mer, sont constituées de minéraux appelés collectivement basalte qui ont une couleur sombre. La plupart des roches continentales sont de type général appelé granite, qui a une composition minérale différente de celle du basalte et est généralement de couleur plus claire. La croûte océanique est plus dense que la croûte continentale, bien que toutes deux soient moins denses que le manteau sous-jacent. Les continents peuvent être considérés comme d’épais blocs de croûte « flottant » sur le manteau, un peu comme les icebergs flottent sur l’eau. La croûte océanique flotte également sur le manteau, mais comme elle est plus dense, elle ne flotte pas aussi haut que la croûte continentale. C’est pourquoi les continents se trouvent en hauteur et à sec au-dessus du niveau de la mer, tandis que la croûte océanique se trouve sous le niveau de la mer et est recouverte d’eau. La croûte océanique et la croûte continentale diffèrent également en termes d’âge géologique. La croûte océanique la plus ancienne a moins de 200 millions d’années, ce qui est assez jeune selon les normes géologiques. Les roches continentales, en revanche, peuvent être très anciennes, jusqu’à 3,8 milliards d’années…!
Dans les années qui ont suivi la Seconde Guerre mondiale, le sonar a permis les premiers relevés détaillés de vastes zones du plancher océanique. Ces études ont permis de découvrir le système de dorsales médio-océaniques, une chaîne continue de 40 000 miles de montagnes et de vallées volcaniques sous-marines qui encerclent le globe comme les coutures d’une balle de baseball. Le système de dorsales médio-océaniques est la plus grande caractéristique géologique de la planète. À intervalles réguliers, la dorsale médio-océanique est déplacée d’un côté ou de l’autre par des fissures dans la croûte terrestre appelées failles transformantes. Occasionnellement, les montagnes sous-marines de la dorsale s’élèvent si haut qu’elles brisent la surface pour former des îles, comme l’Islande et les Açores.
La partie de la dorsale médio-océanique située dans l’Atlantique, connue sous le nom de dorsale médio-atlantique, descend tout au long du centre de l’océan Atlantique, suivant de près les courbes des côtes opposées. La dorsale forme un Y inversé dans l’océan Indien et remonte le long du côté est du Pacifique. La section principale de la dorsale dans le Pacifique oriental est appelée la dorsale du Pacifique oriental. Les levés ont également révélé l’existence d’un système de dépressions profondes dans le plancher océanique, appelées tranchées. Les tranchées sont particulièrement fréquentes dans le Pacifique.
Lorsque le système de dorsale médio-océanique et les tranchées ont été découverts, les géologues ont voulu savoir comment ils s’étaient formés et ont commencé à les étudier intensivement. Ils ont constaté qu’il y a une grande activité géologique autour de ces caractéristiques. Les tremblements de terre sont regroupés au niveau des dorsales, par exemple, et les volcans sont particulièrement fréquents près des tranchées. Les caractéristiques des roches des fonds marins sont également liées aux dorsales médio-océaniques. À partir de 1968, un navire de forage en eaux profondes, le Glomar Challenger, a prélevé des échantillons de la roche du fond de la mer. On a constaté que plus les roches sont éloignées de la crête, plus elles sont anciennes. L’une des découvertes les plus importantes est venue de l’étude du magnétisme des roches du fond de la mer. Des bandes de roches alternant entre un magnétisme normal et inversé sont parallèles à la crête.
C’est la découverte des anomalies magnétiques au fond de la mer, ainsi que d’autres preuves, qui a finalement permis de comprendre la tectonique des plaques. La surface de la terre est morcelée en un certain nombre de plaques. Ces plaques, composées de la croûte et des parties supérieures du manteau, constituent la lithosphère. Les plaques ont une épaisseur d’environ 100 km. Au fur et à mesure que de la nouvelle lithosphère est créée, l’ancienne lithosphère est détruite ailleurs. Sinon, la Terre devrait constamment se dilater pour faire de la place à la nouvelle lithosphère. La lithosphère est détruite au niveau des tranchées. Une tranchée se forme lorsque deux plaques entrent en collision et qu’une plaque plonge sous l’autre et glisse vers le bas dans le manteau. Ce mouvement vers le bas de la plaque dans le manteau est appelé subduction. Comme la subduction se produit dans les tranchées, celles-ci sont souvent appelées zones de subduction. La subduction est le processus qui produit des séismes et des volcans, également sous l’eau. Les volcans peuvent s’élever du fond de la mer pour créer des chaînes d’îles volcaniques.
Nous réalisons aujourd’hui que la surface de la terre a subi des modifications spectaculaires. Les continents ont été transportés sur de longues distances par les fonds marins en mouvement, et les bassins océaniques ont changé de taille et de forme. En fait, de nouveaux océans sont nés. La connaissance du processus de la tectonique des plaques a permis aux scientifiques de reconstituer une grande partie de l’histoire de ces changements. Les scientifiques ont découvert, par exemple, que les continents étaient autrefois unis en un seul supercontinent appelé Pangée qui a commencé à se disloquer il y a environ 180 millions d’années. Les continents se sont depuis déplacés vers leur position actuelle.
Eau de mer
Les caractéristiques de l’eau de mer sont dues à la fois à la nature de l’eau pure et aux matières qui y sont dissoutes. Les matières solides dissoutes dans l’eau de mer proviennent de deux sources principales. Certains sont produits par l’altération chimique des roches sur terre et sont transportés vers la mer par les rivières. D’autres matières proviennent de l’intérieur de la terre. La plupart d’entre elles sont libérées dans l’océan par des cheminées hydrothermales. D’autres sont libérés dans l’atmosphère par les volcans et pénètrent dans l’océan sous forme de pluie et de neige. L’eau de mer contient un peu de tout, mais la plupart des solutés, ou matières dissoutes, sont constitués d’un groupe d’ions étonnamment petit. En fait, seuls six ions composent plus de 98 % des solides de l’eau de mer. Le sodium et le chlorure représentent environ 85 % des solides, ce qui explique pourquoi l’eau de mer a le goût du sel de table. La salinité de l’eau affecte fortement les organismes qui y vivent. La plupart des organismes marins, par exemple, mourront en eau douce. Même de légères variations de la salinité nuisent à certains organismes.