Définition et principes

Le concept de tectonique des plaques a été développé dans les années 1960 à partir de plusieurs découvertes :

• Théorie de la dérive des continents (Wegener, 1912)
• Découverte des dorsales médio-océaniques
• Évidence de l'expansion du plancher océanique
• Cartographie des séismes et volcans

La lithosphère est la couche externe rigide de la Terre :

• Elle comprend la croûte terrestre (continentale ou océanique)
• Et le manteau supérieur rigide
• Épaisseur : 100 km environ
• Composée de roches rigides

La lithosphère continentale est :

• Plus épaisse (35-40 km en moyenne)
• Moins dense (composition granitique)
• Plus ancienne (jusqu'à 4 Ga)
• Moins dense que la lithosphère océanique

La lithosphère océanique est :

• Moins épaisse (7 km en moyenne)
• Plus dense (composition basaltique)
• Plus jeune (moins de 200 Ma)
• Créée aux dorsales médio-océaniques

La lithosphère est divisée en plusieurs grandes plaques :

• Plaque pacifique (la plus grande)
• Plaque nord-américaine
• Plaque sud-américaine
• Plaque eurasienne
• Plaque africaine
• Plaque indo-australienne
• Plaque antarctique

Les plaques lithosphériques ont des caractéristiques communes :

• Elles sont rigides et résistantes
• Elles flottent sur l'asthénosphère
• Elles se déplacent lentement (2-10 cm/an)
• Elles interagissent aux limites
• Elles sont en équilibre isostatique

Aux limites divergentes :

• Les plaques s'écartent
• Nouvelle lithosphère est créée
• Formations de dorsales océaniques
• Volcanisme basaltique
• Séismes peu profonds

Aux limites convergentes :

• Les plaques se rapprochent
• Lithosphère est détruite (subduction)
• Formations de chaînes de montagnes
• Volcanisme explosif
• Séismes profonds

Aux limites transformantes :

• Les plaques glissent latéralement
• Pas de création ni destruction de lithosphère
• Formations de failles transformantes
• Volcanisme absent
• Séismes fréquents et puissants

Le principal moteur des mouvements de plaques est la convection mantellique :

• Matériaux chauds montent du noyau
• Matériaux froids descendent vers le noyau
• Courants de convection entraînent les plaques
• Transfert de chaleur du noyau vers la surface

Forces de poussée agissent aux dorsales :

• Matériaux chauds du manteau remontent
• Création de nouveau plancher océanique
• Expansion du plancher océanique
• Force de poussée sur les plaques

Forces de traction agissent en subduction :

• La lithosphère froide plonge dans le manteau
• La plaque est tirée vers le bas
• Force de traction sur la plaque
• Accélération du mouvement

Les formations rocheuses se retrouvent de part et d'autre des océans :

• Similitude des roches entre continents
• Alignement des structures géologiques
• Continuité des chaînes de montagnes
• Preuve de la dérive des continents

Les fossiles identiques sont trouvés sur des continents séparés :

• Fossiles de Glossopteris en Amérique du Sud et Inde
• Fossiles de Mesosaurus en Afrique et Amérique du Sud
• Fossiles de Cynognathus en Afrique et Antarctique
• Preuve de liaisons passées entre continents

Les fonds océaniques révèlent des structures spécifiques :

• Dorsales médio-océaniques
• Âge croissant de la lithosphère avec la distance
• Bandes magnétiques symétriques
• Subduction aux marges continentales

Les 7 grandes plaques lithosphériques sont :

• Plaque pacifique
• Plaque nord-américaine
• Plaque sud-américaine
• Plaque eurasienne
• Plaque africaine
• Plaque indo-australienne
• Plaque antarctique

Les 3 types de limites de plaques sont :

• Limites divergentes : les plaques s'écartent
• Limites convergentes : les plaques se rapprochent
• Limites transformantes : les plaques glissent latéralement

Exemples de chaque type de limite :

• Limite divergente : Dorsale médio-atlantique
• Limite convergente : Subduction Andes (Pacifique-Amérique du Sud)
• Limite transformante : Faille de San Andreas (Pacifique-Amérique du Nord)

Les séismes sont concentrés aux limites des plaques car :

• Les forces tectoniques sont maximales aux limites
• Les tensions s'accumulent dans les roches
• Les failles se forment et se réactivent
• Les contacts entre plaques génèrent des frictions

La plaque subduit parce que :

• Elle est plus dense que la plaque continentale
• Elle est plus froide et donc plus dense
• La gravité l'attire vers le bas
• Elle a une densité supérieure à celle du manteau

Les forces en jeu sont :

• Force de traction gravitaire : poids de la plaque froide
• Force de poussée en dorsale : expansion du plancher
• Force de friction : résistance au glissement
• Force de poussée gravitaire : si la plaque est inclinée

Calcul de la vitesse moyenne :

• Distance parcourue : 1000 km = 1,000,000 m
• Temps écoulé : 100 millions d'années = 100,000,000 ans
• Vitesse = Distance / Temps = 1,000,000 m / 100,000,000 ans
• Vitesse = 0.01 m/an = 1 cm/an

La vitesse moyenne de la plaque est de 1 cm par an.

Le cycle de Wilson décrit l'évolution des bassins océaniques :

• Phase embryonnaire : rifting d'un continent
• Phase juvenile : formation d'un petit océan
• Phase mature : océan étendu
• Phase de déclin : début de la subduction
• Phase de collision : fermeture de l'océan
• Phase de suturation : formation de montagnes

Les supercontinents connus :

• Pangée (300-200 Ma) : dernier supercontinent
• Gondwana (1000-500 Ma) : sud des continents actuels
• Laurussia (450-400 Ma) : nord des continents actuels
• Rodinia (1200-700 Ma) : supercontinent plus ancien

Les projections pour l'avenir :

• Amas des continents actuels dans 250-300 Ma
• Formation d'un nouveau supercontinent
• Amérique du Nord se rapprochant de l'Asie
• Fermeture de l'Atlantique dans le futur lointain

La tectonique des plaques permet de :

• Prévoir les zones à risque sismique
• Identifier les zones volcaniques actives
• Évaluer les dangers géologiques
• Planifier l'aménagement du territoire

Applications dans la recherche de ressources :

• Localisation des gisements minéraux
• Exploration pétrolière et gazière
• Énergie géothermique
• Carrières et matériaux de construction

La tectonique évolue grâce à :

• Nouvelles technologies d'imagerie
• Modèles numériques de convection
• Études en laboratoire
• Missions spatiales comparatives

• Modèle scientifique expliquant la structure de la lithosphère
• La lithosphère est divisée en plaques rigides
• Les plaques se déplacent sur l'asthénosphère
• Les mouvements sont causés par la convection mantellique

• Limites divergentes : écartement des plaques
• Limites convergentes : rapprochement des plaques
• Limites transformantes : glissement latéral
• Chaque type a des manifestations spécifiques

• Continuité des formations géologiques
• Distribution des fossiles
• Étude des fonds océaniques
• Cartographie des séismes et volcans