Atlantique - LE SITE DE MATHIEU RODRIGUEZ

La géologie de l’Océan Atlantique.
Leçon de contre option - Université d’Orsay
Proposition de correction par : Mathieu Rodriguez, Agrégé préparateur Ens.
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Définition:
-L’Océan Atlantique s’étend sur une superficie de 106 000 000 km2, depuis la mer du Labrador autour
de 60°N, jusqu’au détroit de Drake (Amérique du Sud) où il se connecte à l’Océan Pacifique, et au
Cap des Aiguilles (Afrique du Sud) où il se connecte à l’Océan Indien. L’Océan Atlantique a une
profondeur d’environ 3900-4000 m en moyenne. Le nom Atlantique trouve son étymologie dans la
mythologie grecque, et fait référence au titan Atlas. L’Océan Atlantique est connecté à plusieurs mers
(golfe de Gascogne, mer des Caraïbes, etc…) et est ici étudié dans son acceptation géographique la
plus large.
-La définition d’un océan dépend du point de vue adopté : pour le pétrographe ou le structuraliste, le
domaine océanique démarre dès que de la lithosphère océanique est rencontrée ; pour l’océanographe
ou le géographe, il s’agit du domaine recouvert par les eaux.
Historique des découvertes & enjeux sociaux/économiques:
-Aléa tsunamis, ex. Lisbonne 1755. Naissance de la sismologie suite à cet évènement. Nécessité de
connaître les structures actives pour mieux contraindre l’aléa tsunami.
-Navigateurs entre l’Amérique et l’Europe découvrent les courants dès le 18°siècle. En 1770 B.
Franklin dresse la première carte du Gulf Stream. Il a d’abord collecté des informations auprès de
pêcheurs et de capitaines de navires, puis il a établi des relevés de données de vent et de température
lors de sa traversée de l’Atlantique.
La première carte de circulation du gulf stream par B. Franklin
-L’Océan Atlantique est au cœur de la théorie de la dérive des continents de Wegener
(complémentarité des formes des continents lorsque regroupés en un super continent, la pangée ;
correspondance des formations sédimentaires et de la biostratigraphie pour les couches déposées avant
l’ouverture de l’océan ; correspondance des boucliers africain/sud américain, etc…).

-Seconde partie du XX° siècle : La circulation océanique dans l’Océan Atlantique est reconnue comme
une composante clef du système climatique actuel (circulation thermohaline).
-Importants gisements pétroliers (Brésil, Afrique W, Norvège, Golfe du Mexique…) : nécessité de
comprendre la formation de l’Océan, la structure des marges, pour en exploiter les ressources.
Problématique et limites du sujet:
L’Océan Atlantique s’est formé dans le contexte de la fragmentation d’un super continent, la Pangée.
Il s’agit d’un des océans les plus étudiés au monde, tant pour les aspects géologiques
qu’océanographiques. Il ne s’agit pas ici de détailler en profondeur les processus de rifting et
d’océanisation sous peine de risquer le hors-sujet (ce n’est pas la leçon ‘rifting et ouverture
océanique’, ni la leçon ‘la lithosphère océanique’), en revanche, il faut à partir d’exemples bien
justifiés montrer comment l’étude de l’Océan Atlantique a permis de mieux comprendre la formation
et l’évolution d’un océan. Il faut aussi illustrer les particularités de cet océan par rapport aux autres. De
même pour la partie océanographique : tous les océans ont une topographie dynamique, une
circulation affectée par Coriolis, des processus de transport d’Ekman etc…points qu’il faut aborder de
façon générale ici. En revanche, l’Atlantique possède une circulation thermohaline complexe, sur
laquelle il faut insister.
Il ne s’agit pas de traiter en détail une région particulière de l’Océan Atlantique (par ex. ne pas passer
10 min sur l’ouverture de Gascogne), mais d’identifier ce que chaque région a d’intéressant, de
particulier, et ce qu’elle apporte à la compréhension du ‘système Océan Atlantique’ (ex. pour le Golfe
de Gascogne, identification d’un point triple fossile, d’une réorganisation cinématique majeure au
moment de l’anomalie 34, qui correspond au début de la migration vers le Nord de l’Afrique…)
-Configuration et Dynamique actuelles de l’Océan ?
-Processus impliqués dans la formation de l’Océan ? Reconstruction de l’ouverture de l’océan ?
-Interactions entre l’ouverture et l’évolution de l’océan, et les processus océanographiques ?
1/La configuration actuelle de l’Océan Atlantique
1.1./ Méthodes d’étude de l’Océan Atlantique
-L’Océan Atlantique vu de l’espace : les apports de l’altimétrie spatiale pour cartographier les fonds
des océans, estimer le niveau marin et sa topographie dynamique, étudier la circulation océanique
-Les campagnes océanographiques : bathymétrie, sismique, carottages et forages ; mesure in situ des
paramètres physico-chimiques des masses d’eau, prélèvement des faunes et flores.
1.2./ Morphologie sous-marine de l’Océan Atlantique
-Les Dorsales de l’Océan Atlantique : de façon générale, morphologie de dorsale lente, avec vallée
axiale. Cas particulier du segment de Reykjanes, qui ne dispose pas de vallée axiale du fait de
l’influence du point chaud islandais. Découverte de ‘core complexes’ océaniques sur la dorsale mid-
atlantique, où le manteau est exhumé le long de détachement d’échelle lithosphérique. Identification
de cheminées hydrothermales au niveau de la dorsale, ou parfois à quelques centaines de km de la
dorsale, comme au point triple des Açores.

Structure de l’Océan Atlantique Nord à partir de la gravimétrie mesurée par altimétrie satellitaire.
Notez la configuration particulière du segment de Reykjanes, ‘en fuseau’, qui mime la forme d’un
propagateur océanique, et dont la dorsale ne montre pas la vallée axiale typique des dorsales lentes.
Cartographie multifaisceaux d’un oceanic core complex identifié le long de la transformante
d’Atlantis. Il s’agit de zones où le manteau a été exhumé. La bathymétrie montre clairement des stries
sur le détachement, appelées corrugations.

-Les transformantes de l’Atlantique/ plusieurs milliers de km de long. La sismicité n’est localisée
qu’entre les segments de dorsales, la transformante fossile est appelée la zone de fracture. Ex.
Romanche, Vema, etc…Au niveau de la Romanche, présence d’un segment ‘diffus’, avec une zone
cisaillée sur 100 km de large, assez atypique pour l’Océan Atlantique. Les transformantes forment des
reliefs liés en majeure partie au différentiel d’âge, et donc au différentiel de subsidence thermique, de
la lithosphère de part et d’autre de la faille. De plus, la lithosphère océanique a des propriétés
rhéologiques (élastiques) telles que lors d’épisodes de déformation intraplaque, des rides de plus de
4000 m de haut peuvent se soulever en seulement une poignée de millions d’années (flexure). Il s’agit
des rides transverses (ex. au niveau de Vema).
Cartographie de l’Océan Atlantique Central, montrant les transformantes et leurs zones de fracture,
ainsi que la morphologie particulière des marges transformantes.
Distribution de la sismicité au niveau de la Romanche ; la sismicité est concentrée entre les 2 segments
de dorsale connectés par la transformante.
Cartographie du segment diffus de la transformante de la Romanche

-Marges continentales : essentiellement passives et transformantes ; Peu de zones de subduction :
seulement au niveau des Antilles (Fosse de Puerto Rico est profonde de 8000 m env.), et de Scotia
entre l’Amérique du sud et l’Antarctique. Notez le prisme d’accrétion de la Barbade, un des seuls
prismes émergé au monde (avec Makran et Taiwan). Lié aux abondants apports sédimentaires de
l’Orénoque.
-De nombreux points chauds atlantiques, qui forment souvent des chaînes d’îles volcaniques : Islande,
Açores, Canaries, Cap vert, Fernando, Saint Hélène, Trinidad, Tristan, Vema, Météor …Islande : un
point chaud émergé ! Les points chauds trouvent ici leur source autour de 400-600 km de profondeur,
selon les études tomographiques (assez superficiels).
1.3./ Sismicité et Cinématique récente (3.16 Ma)
-La carte de la sismicité trace les frontières des plaques impliquées dans le système atlantique. Il s’agit
des plaques : Nord Amérique, Sud Amérique, Nubie, Eurasie pour les principales. Microplaques :
Caraïbes, Scotia… Présence de zones de déformation diffuse ; ex. la zone de Tiburon au niveau de la
limite de plaque Nord Amérique/ Sud Amérique. Notez que les zones de déformation diffuse sont
situées à la même latitude que les deux seules zones de subduction de l’Océan Atlantique.
Carte de la sismicité et des frontières de plaque (modèle cinématique MORVEL)
-Vitesse mesurée VLBI/ou à partir des anomalies magnétiques (2A) (rappeler brièvement le principe,
voir leçon sur l’Océan Indien). Vitesse d'ouverture actuelle allant de 17 mm.an-1 dans l’Atlantique Sud
à 6,3 mm.an-1 au Nord de l’Islande.