Le massif Tamu, une immense chaîne de montagnes sous-marines de 310.000 km² (environ 650 km de long, pour 450 km de large) située dans l'océan Pacifique à 1.600 km à l'est du Japon, avait remporté en 2013 le titre du plus grand volcan connu sur Terre suite à l'étude d'une équipe de chercheurs internationaux menée par William Sager, de l'université américaine Texas A&M (lire notre article ci-dessous). Ces derniers avaient alors affirmé que ce volcan était issu d'une unique éruption survenue il y a environ 144 millions d'années.

C'est aujourd'hui William Sager qui vient lui-même remettre en cause ses précédentes affirmations. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience, il explique que le massif Tamu ne serait finalement pas issu d'éruptions au sens propre mais serait en fait une immense dorsale océanique résultant de l'extension de la croûte terrestre.

Le Massif Tamu est un massif volcanique sous-marin s’étalant sur 310.000 km² et donc le sommet culmine à 2.000 mètres de profondeur. © William Sager et al, Nature Geoscience, 2019.

Pour parvenir à cette nouvelle conclusion, les chercheurs ont étudié le champ magnétiquechamp magnétique des roches du volcan. Le magma contient en effet des minérauxminéraux magnétiques qui s'alignent avec le champ magnétique terrestrechamp magnétique terrestre lorsque la lavelave se solidifie. Or, ce champ magnétique change constamment : sous l'effet des mouvementsmouvements du noyau terrestrenoyau terrestre, le pôle Nord se déplace vers le pôle Sud et vice-versa. Ces 200 derniers millions années, il s'est ainsi produit environ 300 inversions. En fonction de la position des minéraux, on peut donc calculer la position exacte de la lave à un moment précis, explique William Sager.

Le magnétisme des roches pour dater leur formation

En analysant 4,3 millions de relevés recueillies sur une période de 54 ans par des navires et des données GPSGPS, les chercheurs ont découvert que les laves du massif Tamu portent de nombreuses « anomaliesanomalies magnétiques », indiquant des inversions de champ magnétique. « Si le volcan s'était formé sur une période de temps relativement courte, on aurait une polarité à peu près cohérente -- sans inversion du pôle magnétiquepôle magnétique », rapporte le scientifique au magazine Newsweek. Les laves du massif Tamu indiquent au contraire une polarité irrégulière suggérant une période de formation étalée sur une longue duréedurée. Une autre anomalie concerne la structure du volcan : au lieu d'un énorme cratère central, comme on l'observe par exemple dans les volcans en bouclier hawaïens qui disposent d'une énorme chambre magmatique unique, les roches formant la croûte inférieure du massif Tamu sont étalées sans avoir produit de cratère massif.

Un exemple d’anomalies magnétiques positives (en rouge) et négatives (en bleu), indiquant les changements successifs de direction de champ magnétique de la dorsale au cours du temps. © William Sager et al, Nature Geoscience, 2019.

Un curieux hybride de volcanisme et d’expansion naturelle de croûte océanique

Ainsi donc, les chercheurs estiment que la formation du massif résulterait plutôt de l'expansion naturelle du fond marin : le magma se serait écoulé au fur et à mesure des épaississements et amincissements successifs de la dorsale océanique, produisant une crête d'écartement. Pour autant, la direction des laves n'est pas non plus cohérente avec la dynamique des plaques à cet endroit, ce qui suggère l'existence d'un autre mécanisme à l'œuvre dans le même temps. « Le massif Tamu est ainsi un étrange hybridehybride entre un phénomène naturel de volcanismevolcanisme et un processus de formation de plaque », explique William Sager, pour qui ce phénomène est unique au monde.

Le titre du plus grand volcan du monde revient donc au Mauna Loa, un volcan sous-marinvolcan sous-marin de 4.170 mètres de haut situé dans l'archipelarchipel hawaïen. Contrairement au massif Tamu, celui-ci est toujours en intense activité, avec 33 éruptions enregistrées depuis 1843.

Record : le plus grand volcan terrestre gît dans le Pacifique

Article de Quentin MauguitQuentin Mauguit publié le 09/09/2013

Nous connaissons moins bien les fonds marins que la surface de la LuneLune. En témoigne la découverte du plus grand volcan de la planète dans les profondeurs du Pacifique, jusque-là passé inaperçu. Aujourd'hui éteint, le massif Tamu affiche la même superficie que les îles britanniques !

Les fonds marins ne sont pas uniformément plats au large du Japon, environ 1.500 km à l'est de ses côtes, dans le Pacifique. C'est précisément à cet endroit que se trouve Shatsky Rise, un plateau océanique d'origine volcanique de la taille de la Californie, lui-même recouvert de plusieurs massifs rocheux. En 2009, le site a fait l'objet d'une campagne scientifique organisée dans le cadre de l'International Ocean Drilling Program (IODP, expédition 324). Son but était alors de mieux comprendre la formation puis l'évolution du massif Tamu, dont le sommet culmine 2 km sous la surface de l'océan.

Ce choix n'est pas anodin puisqu'il s'agit du plus vieux et du plus grand édifice géologique du plateau. On pensait alors qu'il devait son existence au refroidissement de laves émises par plusieurs volcans. Un argument fort plaidait en ce sens, puisque le site affiche une surface de 310.000 km² (environ 650 km de long, pour 450 km de large), soit l'équivalent de la superficie des îles britanniques. La surprise a donc été de taille lorsque les résultats sont tombés : le massif ne se compose que d'un seul volcan en bouclier !

Aux dernières nouvelles, le massif Tamu était éteint, et devrait le rester. Cependant, il est devenu le plus grand volcan connu sur Terre. Le fait étonne car la plupart des volcans sous-marins connus présentent des surfaces de quelques dizaines des kilomètres carrés. Pour se faire une idée, sa base, bien que plus petite, peut être comparée en ordre de grandeurordre de grandeur à celle d'Olympus Mons (environ 500.000 km²), sur Mars, considéré comme le plus imposant du Système solaireSystème solaire avec ses 22,5 km d'altitude. L'information a été dévoilée dans la revue Nature Geoscience par William Sager, de l'université américaine Texas A&M, en collaboration avec d'autres spécialistes.

Les profils sismiques et les forages ont été réalisés depuis le JOIDES Resolution, un navire de recherche scientifique spécialisé dans les forages profonds. Il fait 144 m de long, et possède en son centre un derrick de 60 m de haut. © IODP/USIO

Un volcan dont les pentes douces étonnent

Pour percer les secrets du massif Tamu, les chercheurs ont réalisé, depuis le navire JOIDES Resolution, plusieurs profils sismiques du site, ainsi que des forages pour récolter des échantillons de roche. Des mesures radiométriques ont confirmé leur âge : 144,6 ± 0,8 millions d'années. Après analyse, il est apparu que tous les prélèvements présentaient la même composition chimique, ce qui montre qu'ils sont issus d'une même source. Les données sismiques l'ont d'ailleurs confirmé : les roches résultent du refroidissement d’un magma qui s'est écoulé depuis le centre de l'édifice. Ces deux indices trahissent bien l'existence d'un seul et unique volcan. 

Un détail jugé « anormal » a également surpris les chercheurs : la faible déclivité des pentes du volcan, puisqu'elle est majoritairement comprise entre 1° et 1,5°. Elle serait à mettre en relation avec l'important taux d'effusioneffusion et la faible viscositéviscosité de la lave qui a donné naissance au site, dont les racines descendent d'ailleurs à plus de 30 km de profondeur. Les autres volcans sous-marins ont des parois plus abruptes, c'est-à-dire dont la déclivité est supérieure à 5°.

Des datations en cours doivent encore le confirmer, mais le massif Tamu pourrait s'être formé en un million d'années, voire moins. Il se trouvait alors à l'intersection de trois plaques tectoniques (volcanisme de divergence), dont la plaque Pacifique sur laquelle il trône actuellement. Qui sait quelles surprises nous réservent encore les fonds océaniques ?