Le golfe de Californie se trouve à l’extrémité nord d’une immense chaîne de montagnes sous-marines appelée East Pacific Rise. Image de base modifiée à partir de l’affiche de la NOAA de 1996, « Age of the Ocean Floor ».
Le golfe de Californie se trouve à l’extrémité la plus septentrionale d’une immense chaîne de montagnes sous-marines appelée East Pacific Rise, qui s’étend dans le sud-est de l’océan Pacifique presque jusqu’à l’Antarctique. Le long d’une grande partie de cette chaîne de montagnes, la lave jaillit du dessous, provoquant la séparation de la croûte terrestre et formant ce que les géologues appellent des « centres d’étalement ».
Les centres d’étalement actifs sont des foyers d’activité volcanique. Les volcans sous-marins qui en résultent répandent de la lave sur de vastes zones du plancher océanique et forment le noyau de l’East Pacific Rise. L’eau qui s’infiltre dans ces coulées de lave est chauffée, puis remonte vers le fond de la mer, formant des cheminées hydrothermales (eau chaude) dans le fond de la mer. Le fond du golfe de Californie est rempli de ces évents, dont certains font jaillir de l’eau à plus de 300 degrés centigrades.
Au cours de millions d’années, lorsque la croûte volcanique s’étend vers l’extérieur de part et d’autre d’un centre d’étalement actif, la croûte commence à se refroidir et à s’enfoncer. Parfois, des sections adjacentes de la croûte s’étalent vers l’extérieur à partir d’un centre d’étalement à des vitesses différentes. Cela entraîne la formation de fissures dans le plancher océanique entre les sections de croûte, à angle droit par rapport à l’axe principal du centre d’expansion. Les géologues appellent ces fissures des « failles transformantes ».
Juste au sud du golfe de Californie, l’East Pacific Rise se brise en une série de petits centres d’étalement et de failles transformantes. Cette illustration montre les emplacements approximatifs de certaines de ces caractéristiques. Les flèches indiquent les mouvements relatifs de la croûte au niveau de quelques centres d’expansion et failles transformantes (les autres emplacements sont similaires). (Carte de base de Google Earth. Caractéristiques tectoniques adaptées de Alvarez et al, Bathymetry and active geological structures in the Upper Gulf of California, Bol. Soc. Geol. Mex v.61 n.1, 2009)
Juste au sud de l’embouchure du golfe de Californie, l’East Pacific Rise passe d’une série de centres d’expansion séparés par des failles transformantes à une série de failles transformantes séparées par de petits centres d’expansion. Les failles transformantes forment un motif en zigzag sous le plancher océanique du Golfe. A l’extrémité nord du Golfe, une seule grande faille transformante continue vers le nord-ouest, où elle se connecte au système de failles de San Andreas.
L’East Pacific Rise est une frontière de plaque « divergente », où d’énormes plaques de la croûte terrestre (plaques) s’éloignent les unes des autres. Près du golfe de Californie, le mouvement relatif des plaques change de sorte que les deux plaques (la plaque nord-américaine et la plaque pacifique) se déplacent latéralement, glissant l’une sur l’autre. C’est ce mouvement latéral qui a créé les nombreuses failles transformantes dans le golfe, ainsi que le système de failles de San Andreas en Californie. La combinaison du mouvement latéral et de l’étalement a également ouvert de nombreux bassins profonds et allongés dans le plancher océanique du golfe.
Le golfe de Californie est une masse d’eau géologiquement jeune qui continue de s’élargir et de s’allonger. Il s’est probablement formé il y a cinq ou dix millions d’années, lorsque la Basse-Californie s’est détachée du Mexique continental et a commencé à se déplacer vers le nord-ouest le long de la côte de l’Amérique du Nord. Dans un million d’années environ, le golfe pourrait s’étendre vers le nord jusqu’à la mer de Salton en Californie. Certains géologues pensent que la Basse-Californie et certaines parties de la Californie du Sud pourraient finir par se détacher complètement du continent et devenir une île.