LA TECTONIQUE DES PLAQUES

A. Généralités

La lithosphère constitue la couche superficielle rigide de la Terre. Elle comprend une croûte

qui peut être continentale ou océanique et la partie rigide du manteau supérieur. Elle est divisée en plaques mobiles d’une centaine de kilomètres d’épaisseur, dont la cause des mouvements est encore mal comprise, mais qui serait liée, d’une part à une poussée latérale résultant de l’élévation de la ride mid-océanique, d’autre part à la traction provoquée par la subduction de la partie océanique des plaques. La sphéricité de la Terre implique que tous les endroits de formation et de séparation de deux plaques soient compensés par des endroits de convergence et de résorption. Toutes les plaques lithosphériques se forment à l’endroit des zones d’accrétion où il y a remontée de matière mantellique chaude, c’est-à-dire une remontée d’asthénosphère ; elles s’enfoncent et disparaissent à l’endroit des zones de subduction où il y a descente de matière mantellique plus froide.

Les croûtes continentales, c’est-à-dire les continents, sont enchâssées dans les plaques lithosphériques et suivent celles-ci dans leurs déplacements. Leur faible densité par rapport au manteau sous-jacent fait qu’elles ne peuvent s’enfoncer dans celui-ci et qu’elles restent par conséquent toujours à la surface de la Terre. Par contre, la densité plus élevée des croûtes océaniques permet leur enfoncement dans les zones de subduction et leur disparition par assimilation dans le manteau en même temps que la partie mantellique des plaques lithosphériques. Les parties les plus anciennes des croûtes océaniques actuelles ne dépassent guère 200 millions d’années (Jurassique).

Principales plaques lithosphériques et variation des vitesses relatives d’expansion des plaques à l’endroit des dorsales en cm/an. Doubles flèches : zones d’accrétion ; flèches bleues : zones de

Les plaques lithosphériques étant des portions de sphère, leurs mouvements s’effectuent par

rotation autour d’un axe passant par le centre de la Terre (axe eulérien) ; l’intersection de cet

axe avec la surface du globe est un pôle eulérien.

Dans une zone d’accrétion, la remontée de l’asthénosphère produit un bombement (intumescence)

thermique qui éleve le fond de 2.000 à 2.500 m par rapport au plancher océanique et qui s’estompe

au fur et à mesure qu’on s’en éloigne suite au refroidissement (détumescence thermique) des deux plaques en expansion.

Une zone d’accrétion ne forme pas une ligne continue, mais est constituée d’une série de segments qui sont séparés par des failles transformantes. On considère que chaque segment correspond à une cellule de convection où remonte du manteau (asthénosphère). Les failles transformantes traduisent un décrochement entre les portions de plaques et apparaissent dès l’origine de ces dernières. Elles sont ainsi liées aux processus mêmes d’expansion, mais elles ne jouent que dans la zone où l’écartement s’effectue en direction opposée. Leur tracé est accentué par un escarpement qui est dû à la différence d’âge entre deux segments contigus : le segment le plus ancien est plus froid et accuse une subsidence plus marquée. Ces failles se prolongent jusque dans les zones de subduction (et de disparition des plaques). Elles se disposent suivant des arcs de cercle concentriques par rapport au pôle de rotation de la plaque (pôle eulérien).

Vue de l’Atlantique sud montrant que l’axe (rift) de la ride mid-océanique (traits rouges) n’est pas continu, mais constitué d’une série de segments décalés parfois de plusieurs centaines de km et qui

donnent lieu à des failles transformantes (traits jaunes).

Les deux plaques formées à l’endroit d’une zone d’accrétion s’écartent l’une de l’autre, mais ce mouvement n’est que relatif et ne correspond pas au mouvement absolu des plaques par rapport à un référentiel géodésique (habituellement la position des « points chauds » ; les zones d’accrétion ne sont donc pas fixes non plus.

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Les points chauds sont des endroits de formation du magma (basaltique) dans la partie inférieure du manteau à partir desquels le magma remonte selon une colonne ascendante (« panache ») qui traverse la lithosphère et donne lieu à des manifestations volcaniques. Ils peuvent fonctionner pendant des dizaines de millions d’années. Les points chauds ont été considérés comme étant fixes et par conséquent comme géoréférentiels par rapport au mouvement des plaques, ce qui a permis de préciser le mouvement absolu de celles-ci. Ils donnent en effet naissance à des alignements volcaniques dont le tracé et les âges permettent de définir le mouvement des plaques et leur vitesse. L’activité de certains points chauds a parfois donné lieu à de vastes épanchements basaltiques. Ainsi, les basaltes du Deccan (Inde) se sont formés il y a 65 millions d’années et couvrent une superficie de 1,5 millions de km2 (soit 50 fois la superficie de la Belgique) pour un volume de 1 à 2,5 millions de km3. Remarquons qu’actuellement on considère que les points chauds sont eux aussi mobiles et non pas fixes.

Les bordures continentales qui résultent d’un écartement constituent des marges passives, celles qui se situent dans une zone de convergence sont des marges actives. L’activité sismique et volcanique de ces dernières est importante, contrairement aux premières où elle est pratiquement inexistante.

L’évolution des plaques lithosphériques, depuis leur initiation lors de la déchirure d’une plaque préexistante, jusqu’à leur disparition dans les zones de subduction est examinée ci-après et peut être divisée en quatre étapes : les stades de rift, de fissure crustale, d’océan large et de convergence

et subduction.

Schéma représentatif de la tectonique des plaques. Le déplacement des compartiments situés de part et d’autre d’une faille transformante ne s’effectue que dans la zone séparant les deux segments de

Alignements de points chauds dans le Pacifique (d’après Debelmas et Mascle, 1997). Le coude qui est observé dans les alignements a été interprété comme un changement de direction du mouvement de la plaque au dessus de points chauds fixes. Cette interprétation est toutefois remise en cause aujourd’hui.

Les points chauds parmi les plus actifs actuellement et dans les temps géologiques (d’après Debelmas et Mascle, 1997).

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Coupe simplifiée de la marge passive de l’Atlantique nord au large de la Galice (Espagne).