L’archipel insulaire des Tonga se trouve à la jonction de deux plaques tectoniques majeures – la plaque Indo-australienne à l’ouest et la Plaque Pacifique à l’est. Il fait partie de la « Ceinture de feu” du Pacifique qui entoure tout le bassin océanique. La croûte océanique de la plaque Pacifique est née à un centre de propagation dans la partie orientale de l’océan, commençant il y a environ 180 millions d’années et se poursuivant encore aujourd’hui. Cette croûte est poussée vers l’Australie et l’Asie, chevauchant un manteau partiellement fondu. Là où elle rencontre le bord de la plaque indo-australienne à l »est, la croûte océanique maintenant refroidie s »enfonce dans le manteau le long d »une « zone de subduction. »

Les expressions les plus évidentes des zones de subduction sont les tranchées profondes et l’intense activité volcanique provoquée par la fonte de la croûte à la base de la plaque de recouvrement. L’illustration ci-dessous montre le style normal de subduction, avec une dalle de croûte océanique Pacifique et des sédiments descendant sous la « croûte d’arc” au bord de la plaque indo-australienne. Les substances volatiles, telles que l’eau des sédiments subductés chassés de la dalle, contribuent à la fonte et donnent également lieu aux éruptions explosives qui caractérisent les volcans du « Cercle de feu”.

Aux Tonga, ces volcans forment un « arc” qui s’étend sur plus de 1700 km – de la Nouvelle-Zélande aux Samoa. La courbure de l’arc est en partie causée par l’angle de subduction. Pour visualiser cela, imaginez couper une orange (la Terre) avec un couteau (la dalle); une coupe profonde fait une ligne droite à la surface de l’orange et une coupe inclinée fait une courbe. Lorsque la dalle descend sous le bord de la plaque indo-australienne, la plaque commence à rouler vers l’arrière au niveau de la « ligne de charnière” (comme l’extrémité d’une bande transporteuse) et commence à tirer sur la croûte de l’autre côté de l’arc. Cette tension de « retour d’arc » provoque la scission de la croûte d’arc.

Autour des Tonga, cela forme la forme en V familière du bassin adjacent de Lau, qui s’ouvre comme une fermeture éclair vers la Nouvelle-Zélande. Là où l »arc arrière s »ouvre, le matériau du manteau sous la plaque Indo-australienne s »infiltre dans la fracture, formant une crête volcanique appelée « centre de propagation de l »arc arrière. »Le bassin nord de Lau est particulièrement bien doté en centres d’épandage en arc arrière – plus que tout autre bassin en arc arrière dans le Pacifique occidental. En effet, les Tonga se trouvent directement sur le chemin de la partie la plus rapide de la plaque Pacifique, qui avance dans la zone de subduction à plus de 24 cm / an.

Une autre particularité de la tranchée des Tonga et de l’arc volcanique de Tofua est qu’ils sont brusquement terminés par une zone de fracture géante au nord avant d’atteindre les Samoa. Ici, une rupture majeure de la croûte – connue sous le nom de zone de fracture de Vitiaz – s’est développée et la tranchée des Tonga fait un virage brusque vers l’ouest. La zone de fracture agit comme une paire de ciseaux géante, coupant la plaque du Pacifique lorsqu’elle passe devant les Tonga. La Plaque Pacifique au nord continue son voyage vers l’ouest vers l’Asie, et la Plaque Pacifique au sud plonge dans la zone de subduction. Cette déchirure de la dalle de subduction déforme également la plate‒forme du nord des Tonga, créant des ouvertures dans la croûte d’arc dans lesquelles une gamme de types de magma sont introduits – parmi lesquels le grand complexe volcanique de Niua.