Sur les traces d’un océan disparu pour comprendre la naissance de la Mer de Chine Méridionale

Grâce à des simulations thermomécaniques, une équipe de chercheurs de l’ISTeP et de l’ENS Paris a reconstruit l’histoire tectonique ayant mené à l’ouverture de la Mer de Chine Méridionale. Ce scénario implique l’ouverture et la fermeture d’un ancien bassin océanique aujourd’hui disparu.

Histoire tectonique de la Mer de Chine Méridionale

Située dans l’ouest du Pacifique, la Mer de Chine Méridionale est un bassin océanique bordé par la Chine au nord, l’Indochine à l’ouest, Taïwan et les Philippines à l’est et les îles Indonésiennes de Bornéo et Sumatra au sud. L’histoire tectonique de la Mer de Chine Méridionale commence il y a environ 33 millions d’années, avec la rupture de la lithosphère continentale et le début d’une accrétion océanique dans la partie orientale du bassin de rift. L’ouverture océanique se propage ensuite vers le sud-ouest. Les taux d’accrétion sont alors relativement élevés, d’environ 4 cm/an. Cette ouverture va toutefois être rapidement stoppée : il y a environ 16 millions d’années, la collision entre les plaques australienne et asiatique induit une rotation du bloc de Bornéo, qui va alors entrer en collision avec la marge sud de la mer, entrainant sa fermeture.

Sur les traces d’un océan disparu

Si ce déroulement est plus ou moins bien établis désormais, la question des forces tectoniques à l’origine de la formation de la Mer de Chine Méridionale reste sujette à débat. La présence d’un ancien prisme d’accrétion sédimentaire au niveau de la marge nord-ouest de Bornéo suggère que cette marge était anciennement une zone de subduction, avec une plaque tectonique plongeant vers le sud. L’analyse du prisme a permis d’établir que cette subduction aurait été active entre 45 et 16 millions d’années, soit avant et pendant l’ouverture de la Mer de Chine Méridionale. Un bassin océanique aurait donc préexisté dans cette région. Une « proto » Mer de Chine Méridionale dont il ne resterait aujourd’hui que ces quelques fragments au niveau du prisme de Bornéo.

Bien que mentionné depuis les années 90, cet ancien bassin océanique reste encore très mal contraint, tout comme la façon dont il aurait influencé l’ouverture subséquente de la Mer de Chine Méridionale.

Un scénario tectonique appuyé par de nouvelles simulations thermomécaniques

Dans un nouvel article publié dans la revue Geophysical Research Letters, Tiphaine Larvet et ses collègues de l’ISTeP et de l’ENS Paris proposent cependant un modèle d’évolution pour cette proto mer et pour l’ouverture de la Mer de Chine Méridionale. Pour arriver à ce résultat, les chercheurs ont réalisé des simulations thermomécaniques en utilisant le code open-source pTatin2d.

Les simulations numériques révèlent que la croûte océanique de la proto mer de Chine Méridionale se serait formée il y a au moins 100 millions d’années. C’est donc une croûte plutôt âgée qui a commencé à s’enfoncer sous la plaque de Bornéo il y a 47-46 millions d’années. Les simulations réalisées par les scientifiques permettent d’observer les différentes étapes de cette subduction, qui vont donner lieu à l’ouverture d’un nouveau bassin océanique, la Mer de Chine Méridionale sensu stricto. Les résultats montrent ainsi que l’ouverture de cette nouvelle mer a vraisemblablement eu lieu dans le domaine continental de la plaque asiatique, en arrière de la proto mer de Chine Méridionale, il y a 33 millions d’années.

Évolution tectonique de la proto mer de Chine (PSCS), qui plonge en subduction sous la plaque de Bornéo. L’ouverture de la nouvelle mer de Chine Méridionale (SCS) se fait dans le domaine continental asiatique (Chine) et mène à la formation d’un microcontinent (Dangerous Grounds, DG), qui va finir par s’accréter contre la marge nord de Bornéo. La proto mer de Chine disparait alors totalement pour laisser la place à l’actuelle mer de Chine © Larvet et al. 2023, Geophysical Research Letters

Formation d’un microcontinent : les Dangerous Grounds

Cette ouverture, induite par la déchirure de la lithosphère continentale sous l’effet de traction de la vieille plaque océanique plongeant sous Bornéo, aurait ainsi donné naissance à un microcontinent ayant pu faire entre 250 et 600 km de long. Avec l’ouverture du nouveau bassin océanique, ce microcontinent se serait lentement dirigé vers la zone de subduction. Il y a 17-18 millions d’années, il serait ainsi venu s’accréter contre la marge de Bornéo, sa nature continentale l’empêchant de passer en subduction. Ce bloc est aujourd’hui connu sous le nom de Dangerous Grounds (terrains dangereux), et correspond à une zone de hauts-fonds située au nord de Bornéo, parsemée de nombreuses îles basses et de récifs.

Brève rédigée par Morgane Gillard

Pour en savoir plus : Larvet, T., Le Pourhiet, L., Pubellier, M., & Gyomlai, T. (2023). Slab pull driven South China Sea opening implies a Mesozoic Proto South China Sea. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL105292. https://doi.org/10.1029/2023GL105292