Fond marin - Seabed

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Différents fonds marins dans les océans du monde (en partant du haut) : des fonds marins de gravier en Italie, des fonds marins de sable blanc au Mexique, des fonds marins de sable en Grèce et des cheminées hydrothermales.

Le fond marin (également connu sous le fond marin , rez - de - mer , fond de l' océan , et fond de l' océan ) est le fond de l' océan . Tous les étages de l'océan sont appelés « fonds marins ».

La structure des fonds marins de l'océan global est régie par la tectonique des plaques . La majeure partie de l'océan est très profonde, où le fond marin est connu sous le nom de plaine abyssale . L'étalement du fond marin crée des dorsales médio-océaniques le long de la ligne médiane des principaux bassins océaniques, où le fond marin est légèrement moins profond que la plaine abyssale environnante. De la plaine abyssale, les fonds marins s'inclinent vers les continents et deviennent, dans l'ordre de profond à peu profond, la montée , la pente et le plateau continental . La profondeur dans le fond marin lui-même, telle que la profondeur à travers une carotte de sédiments , est connue sous le nom de «profondeur sous le fond marin». L'environnement écologique des fonds marins et des eaux les plus profondes est collectivement connu, en tant qu'habitat pour les créatures, sous le nom de « benthos ».

La plupart des fonds marins des océans du monde sont recouverts de couches de sédiments . Catégorisés selon l'origine ou la composition des matériaux, ces sédiments sont classés comme suit : provenant de la terre ( terrogène ), d'organismes biologiques (biogène), de réactions chimiques (hydrogène) et de l'espace (cosmogène). Classés par taille, ces sédiments vont de très petites particules appelées argiles et limons , appelées boues, à des particules plus grosses allant du sable aux rochers .

Les caractéristiques des fonds marins sont régies par la physique du transport des sédiments et par la biologie des créatures vivant dans les fonds marins et dans les eaux océaniques au-dessus. Physiquement, les sédiments des fonds marins proviennent souvent de l' érosion de matériaux terrestres et d'autres sources plus rares, telles que les cendres volcaniques . Les courants marins transportent des sédiments, en particulier dans les eaux peu profondes où l' énergie des marées et l'énergie des vagues provoquent la remise en suspension des sédiments des fonds marins. Biologiquement, les micro-organismes vivant dans les sédiments des fonds marins modifient la chimie des fonds marins. Les organismes marins créent des sédiments, à la fois dans le fond marin et dans l'eau au-dessus. Par exemple, le phytoplancton avec des coquilles de silicate ou de carbonate de calcium pousse en abondance dans la partie supérieure de l'océan, et lorsqu'ils meurent, leurs coquilles tombent au fond de la mer pour devenir des sédiments des fonds marins.

Les impacts humains sur les fonds marins sont divers. Des exemples d'effets humains sur les fonds marins comprennent l'exploration, la pollution plastique et l'exploitation par les opérations d' exploitation minière et de dragage . Pour cartographier les fonds marins, les navires utilisent la technologie acoustique pour cartographier les profondeurs d'eau à travers le monde. Les véhicules submersibles aident les chercheurs à étudier les écosystèmes uniques des fonds marins tels que les cheminées hydrothermales . La pollution plastique est un phénomène mondial, et parce que l'océan est la destination ultime des voies navigables mondiales, une grande partie du plastique mondial se retrouve dans l'océan et certains coulent dans les fonds marins. L'exploitation des fonds marins implique l'extraction de minéraux précieux des gisements de sulfure via l'exploitation minière en haute mer, ainsi que le dragage du sable des environnements peu profonds pour la construction et l' alimentation des plages .

Structure

Carte montrant la topographie sous-marine ( bathymétrie ) du fond océanique. Comme le terrain terrestre, le fond de l'océan a des montagnes comprenant des volcans, des crêtes, des vallées et des plaines.
Dessin montrant les divisions selon la profondeur et la distance du rivage
Les grandes divisions océaniques

La plupart des océans ont une structure commune, créée par des phénomènes physiques communs, principalement des mouvements tectoniques, et des sédiments provenant de diverses sources. La structure des océans, en commençant par les continents, commence généralement par un plateau continental , se poursuit jusqu'au talus continental - qui est une descente abrupte dans l'océan, jusqu'à atteindre la plaine abyssale - une plaine topographique , le début des fonds marins, et son domaine principal. La frontière entre le talus continental et la plaine abyssale a généralement une descente plus progressive, et s'appelle la montée continentale , qui est causée par des sédiments en cascade le long du talus continental.

La dorsale médio-océanique , comme son nom l'indique, est une élévation montagneuse au milieu de tous les océans, entre les continents. Typiquement, une faille longe le bord de cette crête. Le long des bords des plaques tectoniques, il y a généralement des tranchées océaniques - des vallées profondes, créées par le mouvement de circulation du manteau de la crête montagneuse médio-océanique à la tranchée océanique.

Les crêtes des îles volcaniques des hotspots sont créées par l'activité volcanique, entrant périodiquement en éruption, lorsque les plaques tectoniques passent au-dessus d'un hotspot. Dans les zones d'activité volcanique et dans les tranchées océaniques, il y a des évents hydrothermaux - libérant de l'eau à haute pression et extrêmement chaude et des produits chimiques dans l'eau généralement glaciale qui l'entoure.

Les eaux profondes des océans sont divisées en couches ou zones, chacune présentant des caractéristiques typiques de salinité, de pression, de température et de vie marine , en fonction de leur profondeur. Au sommet de la plaine abyssale se trouve la zone abyssale , dont la limite inférieure se situe à environ 6 000 m (20 000 pi). La zone hadale, qui comprend les tranchées océaniques, se situe entre 6 000 et 11 000 mètres (20 000 à 36 000 pieds) et est la zone océanique la plus profonde.

Profondeur sous le fond marin

La profondeur sous le fond marin est une coordonnée verticale utilisée en géologie, paléontologie , océanographie et pétrologie (voir forage océanique ). L' acronyme « mbsf » (qui signifie « mètres sous le fond marin ») est une convention couramment utilisée pour les profondeurs sous le fond marin.

Sédiments

Épaisseur totale des sédiments des océans et des marges continentales du monde en mètres.

L'origine des sédiments des fonds marins varie, des matériaux terrestres érodés transportés dans l'océan par les rivières ou le vent, les déchets et les décompositions des créatures marines, et la précipitation de produits chimiques dans l'eau de mer elle-même, y compris certains provenant de l'espace extra-atmosphérique. Il existe quatre types de base de sédiments du fond marin :

  1. Terrigène (également lithogène ) décrit les sédiments des continents érodés par la pluie, les rivières et les glaciers, ainsi que les sédiments projetés dans l'océan par le vent, tels que la poussière et les cendres volcaniques.
  2. La matière biogène est le sédiment composé des parties dures des créatures marines, principalement du phytoplancton , qui s'accumulent au fond de l'océan.
  3. Les sédiments hydrogénés sont des matières qui précipitent dans l'océan lorsque les conditions océaniques changent, ou des matières créées dans les systèmes de ventilation hydrothermale .
  4. Les sédiments cosmogènes proviennent de sources extraterrestres.

Terrigène et biogène

Image satellite de poussières minérales soufflées par le vent au-dessus de l'Atlantique. La poussière peut devenir un sédiment terrigène sur le fond marin.
Le phytoplancton fait pousser des coquilles qui s'enfoncent plus tard dans le fond marin pour devenir des sédiments biogènes. Par exemple, les diatomées fabriquent des coquilles de silicate , qui deviennent de la vase siliceuse.

Les sédiments terrigènes sont les sédiments les plus abondants trouvés sur le fond marin. Les sédiments terrigènes proviennent des continents. Ces matériaux sont érodés des continents et transportés par le vent et l'eau vers l'océan. Les sédiments fluviaux sont transportés de la terre par les rivières et les glaciers, tels que l'argile, le limon, la boue et la farine glaciaire. Les sédiments éoliens sont transportés par le vent, comme la poussière et les cendres volcaniques.

Les sédiments biogènes sont le deuxième matériau le plus abondant sur le fond marin. Les sédiments biogènes sont produits biologiquement par des êtres vivants. Les sédiments constitués d'au moins 30 % de matière biogène sont appelés « suintements ». Il existe deux types de vases : les vases calcaires et les vases siliceux. Le plancton pousse dans les eaux océaniques et crée les matériaux qui deviennent des suintements sur le fond marin. Les limons calcaires sont principalement composés de coquilles de calcium présentes dans le phytoplancton comme les coccolithophores et le zooplancton comme les foraminifères. Ces limons calcaires ne se trouvent jamais à une profondeur supérieure à environ 4 000 à 5 000 mètres car à des profondeurs plus élevées, le calcium se dissout. De même, les limons siliceux sont dominés par les coquilles siliceuses du phytoplancton comme les diatomées et du zooplancton comme les radiolaires. Selon la productivité de ces organismes planctoniques, le matériau de la coquille qui s'accumule lorsque ces organismes meurent peut s'accumuler à un rythme compris entre 1 mm et 1 cm tous les 1000 ans.

Hydrogène et cosmogène

Les fluides hydrothermaux provoquent des réactions chimiques qui précipitent les minéraux qui forment des sédiments sur le fond marin environnant.

Les sédiments hydrogénés sont rares. Ils ne se produisent qu'avec des changements dans les conditions océaniques telles que la température et la pression. Plus rares encore sont les sédiments cosmogènes. Les sédiments hydrogénés sont formés à partir de produits chimiques dissous qui précipitent de l'eau de l'océan, ou le long des dorsales médio-océaniques, ils peuvent se former par des éléments métalliques se liant à des roches qui ont de l'eau à plus de 300 °C circulant autour d'eux. Lorsque ces éléments se mélangent à l'eau de mer froide, ils précipitent de l'eau de refroidissement. Connus sous le nom de nodules de manganèse , ils sont composés de couches de différents métaux comme le manganèse, le fer, le nickel, le cobalt et le cuivre, et ils se trouvent toujours à la surface du fond océanique.

Les sédiments cosmogènes sont les restes de débris spatiaux tels que les comètes et les astéroïdes, constitués de silicates et de divers métaux qui ont impacté la Terre.

Classement par taille

Types de sédiments de l' océan Austral présentant de nombreuses granulométries différentes : A) gravier et sable, B) gravier, C) boue et sable bioturbés, et D) argiles et limons stratifiés.

Une autre façon de décrire les sédiments est leur classification descriptive. Ces sédiments varient en taille, allant de 1/4096 de mm à plus de 256 mm. Les différents types sont : rocher, galet, galet, granule, sable, limon et argile, chaque type devenant plus fin en grain. La taille des grains indique le type de sédiment et l'environnement dans lequel il a été créé. Les gros grains coulent plus rapidement et ne peuvent être poussés que par un écoulement rapide de l'eau (environnement à haute énergie), tandis que les petits grains coulent très lentement et peuvent être suspendus par un léger mouvement de l'eau, s'accumulant dans des conditions où l'eau ne se déplace pas aussi rapidement. Cela signifie que les plus gros grains de sédiments peuvent se rassembler dans des conditions énergétiques plus élevées et des grains plus petits dans des conditions énergétiques plus faibles.

Benthos

Algues et deux chitons dans un bassin de marée

Le benthos (du grec ancien βένθος (bénthos)  « les profondeurs (de la mer) »), également connu sous le nom de benthon, est la communauté d' organismes qui vivent sur, dans ou près du fond d'une mer, d'une rivière , d'un lac ou d'un ruisseau , également connue sous le nom de zone benthique . Cette communauté vit dans ou à proximité d' environnements sédimentaires marins ou d'eau douce , depuis les bassins de marée le long de l' estran jusqu'au plateau continental , puis jusqu'aux profondeurs abyssales .

De nombreux organismes adaptés à la pression des eaux profondes ne peuvent survivre dans les parties supérieures de la colonne d'eau . La différence de pression peut être très importante (environ une atmosphère pour 10 mètres de profondeur d'eau).

Étant donné que la lumière est absorbée avant d'atteindre les eaux océaniques profondes, la source d'énergie des écosystèmes benthiques profonds est souvent la matière organique provenant de la partie supérieure de la colonne d'eau qui dérive vers les profondeurs. Cette matière morte et en décomposition entretient la chaîne alimentaire benthique ; la plupart des organismes de la zone benthique sont des charognards ou des détritivores .

Le terme benthos , inventé par Haeckel en 1891, vient du nom grec βένθος « profondeur de la mer ». Le benthos est utilisé en biologie des eaux douces pour désigner les organismes au fond des plans d'eau douce , tels que les lacs, les rivières et les ruisseaux. Il existe également un synonyme redondant, benthon .

Caractéristiques

Couches de la zone pélagique

Chaque zone du fond marin présente des caractéristiques typiques telles que la composition sédimentaire commune, la topographie typique, la salinité des couches d'eau au-dessus, la vie marine, la direction magnétique des roches et la sédimentation . Certaines caractéristiques du fond marin comprennent des plaines abyssales plates, des dorsales médio-océaniques, des tranchées profondes et des cheminées hydrothermales.

La topographie des fonds marins est plate où des couches de sédiments recouvrent les caractéristiques tectoniques. Par exemple, les régions des plaines abyssales de l'océan sont relativement plates et recouvertes de nombreuses couches de sédiments. Les sédiments dans ces zones plates proviennent de diverses sources, y compris, mais sans s'y limiter: les sédiments de l'érosion des terres des rivières, les sédiments précipités chimiquement des sources hydrothermales, l' activité des micro - organismes , les courants marins érodant les fonds marins et transportant les sédiments vers l'océan plus profond, et les matériaux de coquille de phytoplancton .

Là où le fond marin s'étend activement et où la sédimentation est relativement légère, comme dans le nord et l'est de l'océan Atlantique , l'activité tectonique d'origine peut être clairement vue comme des « fissures » ou des « évents » rectilignes de milliers de kilomètres de long. Ces chaînes de montagnes sous-marines sont connues sous le nom de dorsales médio-océaniques .

Les autres environnements des fonds marins comprennent les bouches hydrothermales, les suintements froids et les zones peu profondes. La vie marine est abondante dans les grands fonds autour des sources hydrothermales . De grandes communautés de vie marine en eau profonde ont été découvertes autour de fumeurs noirs et blancs - des bouches d'aération émettant des produits chimiques toxiques pour les humains et la plupart des vertébrés . Cette vie marine tire son énergie à la fois de la différence de température extrême (typiquement une baisse de 150 degrés) et de la chimiosynthèse par les bactéries . Les bassins de saumure sont une autre caractéristique des fonds marins, généralement liés aux suintements froids . Dans les zones peu profondes, les fonds marins peuvent abriter des sédiments créés par la vie marine tels que les coraux, les poissons, les algues, les crabes, les plantes marines et d'autres organismes.

Impact humain

Exploration

Une vidéo décrivant le fonctionnement et l'utilisation d'un atterrisseur autonome dans la recherche en haute mer.

Les fonds marins ont été explorés par des submersibles comme Alvin et, dans une certaine mesure, des plongeurs autonomes avec des équipements spéciaux. Des évents hydrothermaux ont été découverts par une plate-forme de caméra sous-marine par des chercheurs en 1977. Ces dernières années, les mesures satellites de la topographie de la surface des océans montrent des cartes très claires du fond marin , et ces cartes dérivées des satellites sont largement utilisées dans l'étude et l'exploration du fond océanique.

Pollution plastique

En 2020, les scientifiques ont créé ce qui pourrait être la première estimation scientifique de la quantité de microplastique actuellement présente dans le fond marin de la Terre , après avoir étudié six zones d'environ 3 km de profondeur à environ 300 km au large des côtes australiennes. Ils ont constaté que les comptes de microplastiques très variables étaient proportionnels au plastique à la surface et à l'angle de la pente du fond marin. En faisant la moyenne de la masse de microplastique par cm 3 , ils ont estimé que le fond marin de la Terre contient environ 14 millions de tonnes de microplastique - environ le double de la quantité estimée sur la base des données d'études antérieures - bien qu'ils aient qualifié les deux estimations de « conservatrices », car les zones côtières sont connues pour contenir beaucoup plus de pollution microplastique . Ces estimations représentent environ une à deux fois la quantité de plastique pensé – par Jambeck et al., 2015 – pour pénétrer actuellement dans les océans chaque année.

Exploitation

Exploitation minière en haute mer
Exploitation minière en haute mer

L'exploitation minière en haute mer est un sous-domaine croissant de l'exploitation expérimentale des fonds marins qui implique la récupération de minéraux et de gisements du fond de l'océan trouvés à des profondeurs de 200 mètres ou plus. À partir de 2021, la majorité des efforts d'exploitation minière marine se limitent aux eaux côtières peu profondes, où le sable, l'étain et les diamants sont plus facilement accessibles. Il existe trois types de mines en mer profonde qui ont suscité un grand intérêt: nodule polymétallique minière, l' exploitation minière de sulfures polymétalliques, et l'extraction de cobalt riche ferromanganèse croûtes. La majorité des sites miniers en eau profonde proposés se trouvent à proximité de nodules polymétalliques ou de cheminées hydrothermales actives et éteintes à 1 400 à 3 700 mètres (4 600 à 12 100 pieds) sous la surface de l'océan. Les évents créent des dépôts de sulfure globulaires ou massifs , qui contiennent des métaux précieux tels que l' argent , l' or , le cuivre , le manganèse , le cobalt et le zinc . Les gisements sont exploités à l'aide de pompes hydrauliques ou de systèmes à godets qui amènent le minerai à la surface pour être traité.

Les minéraux marins comprennent les minéraux dragués et des fonds marins. Les minéraux dragués en mer sont normalement extraits par des opérations de dragage dans les zones côtières, jusqu'à des profondeurs maximales d'environ 200 m. Les minéraux normalement extraits de ces profondeurs comprennent le sable, le limon et la boue à des fins de construction , les sables riches en minéraux tels que l'ilménite et les diamants.

Comme pour toutes les opérations minières, l'exploitation minière en haute mer soulève des questions sur son impact environnemental potentiel. Il y a un débat croissant sur la question de savoir si l'exploitation minière en haute mer devrait être autorisée ou non. Des groupes de défense de l'environnement tels que Greenpeace et la Deep Sea Mining Campaign ont fait valoir que l'exploitation minière des fonds marins ne devrait pas être autorisée dans la plupart des océans du monde en raison du potentiel de dommages aux écosystèmes des grands fonds et de la pollution par les panaches chargés de métaux lourds. D'éminents militants écologistes et chefs d'État ont également appelé à des moratoires ou à des interdictions totales en raison du potentiel d'impacts environnementaux dévastateurs. Certains soutiennent qu'il devrait y avoir une interdiction totale de l'exploitation minière des fonds marins. Certaines campagnes contre l'exploitation minière des fonds marins ont gagné le soutien de la grande industrie comme certains des géants de la technologie et des grands constructeurs automobiles. Cependant, ces mêmes entreprises dépendront de plus en plus des métaux que les minéraux des fonds marins peuvent fournir. Certains scientifiques soutiennent que l'exploitation minière des fonds marins ne devrait pas se poursuivre, car nous en savons relativement peu sur la biodiversité de l'environnement océanique profond. Les pays individuels possédant d'importants gisements de minéraux des fonds marins dans leurs grandes ZEE prennent leurs propres décisions en ce qui concerne l'exploitation minière des fonds marins, explorent des moyens d'exploiter les fonds marins sans causer trop de dommages à l'environnement océanique profond, ou décident de ne pas développer de mines des fonds marins.

À l'heure actuelle (2021), il n'y a pas d'exploitation commerciale des minéraux des fonds marins. L' Autorité internationale des fonds marins a accordé de nombreuses licences d'exploration à des sociétés d'exploration minière qui opèrent, par exemple, dans la zone Clarion Clipperton. Il existe un potentiel d'exploitation minière à diverses échelles dans les océans, de petite à très grande. Les technologies impliquées dans l'extraction des minéraux des fonds marins seront hautement technologiques et impliqueront une gamme de machines minières robotisées, ainsi que des navires de surface et des raffineries de métaux à divers endroits dans le monde. Le monde post-fossiles reposera sur les parcs éoliens, l'énergie solaire, les voitures électriques et les technologies de batteries améliorées : celles-ci utilisent un volume élevé et une large gamme de produits métalliques, y compris des métaux « verts » ou « critiques », dont beaucoup sont en relativement courte durée. approvisionnement . L'exploitation minière des fonds marins pourrait fournir une solution à long terme à l'approvisionnement de bon nombre de ces métaux.

Dans l'art et la culture

Certaines chansons de jeu pour enfants incluent des éléments tels que "Il y a un trou au fond de la mer", ou "Un marin est parti en mer... mais tout ce qu'il pouvait voir était le fond de la mer d'un bleu profond".

Sur et sous les fonds marins se trouvent des sites archéologiques d'intérêt historique, tels que des épaves et des villes englouties. Ce patrimoine culturel subaquatique est protégé par la Convention de l' UNESCO sur la protection du patrimoine culturel subaquatique . La convention vise à prévenir le pillage et la destruction ou la perte d'informations historiques et culturelles en fournissant un cadre juridique international.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes