La tectonique des plaques et la cinématique, Partie 1

La tectonique des plaques et la cinématique
INTRODUCTION
I. PRINCIPES FONDAMENTAUX
II. LES FAILLES TRANSFORMANTES
Partie 1
1. Le déplacement d’une calotte sphérique
2. Les mouvements possibles entre les plaques
3. Petits cercles et grands cercles
4. Mouvements sur la sphère : mouvements absolus et mouvements relatifs
5. Mouvements sur la sphère : position de l’axe de rotation eulérien
6. Mouvements sur la sphère : position de l’axe de rotation eulérien. Application
à un cas réel
1. Théorie
2. Sismicité et rôle cinématique
3. Déplacements des pôles de rotation
En 4 parties
Voir chapitre 8
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Extrait du site elements-geologie.com, complémentaire du livre Éléments de géologie 15e éd. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan Martin et Marc de Rafélis, © Dunod Editeur, 2015.
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La théorie de la tectonique des plaques s’est bâtie sur les fondements des apports de la
GEOPHYSIQUE. Dans ce reportage, nous passons en revue un à un les différents
arguments qui permettent de construire un schéma cohérent de la mobilité lithosphérique.
Puis nous jetons quelques bases de la science qui étudie le mouvement des plaques
aujourd’hui et dans le passé : la cinématique.
La sismologie permet de tracer le contour des plaques en carte et en coupe.
Elle nous permet également de définir la limite basale de la lithosphère.
Le paléomagnétisme confirme le renouvellement des fonds océaniques et permet de quantifier la mobilité
horizontale des plaques grâce aux datations paléontologiques et radiochronologiques.
La mesure du flux de chaleur confirme le caractère convectif de la circulation du manteau supérieur et la
conduction de la chaleur à travers des plaques rigides.
La gravimétrie, en imposant le concept d’isostasie, confirme la dualité lithosphère-asthénosphère.
La géodésie permet aujourd’hui de mesurer les déplacements instantanés des plaques et de comparer
avec des modèles de déplacements construits sur les anomalies magnétiques.
INTRODUCTION
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Dans sa formulation initiale, la théorie de la tectonique des plaques pose un premier postulat
essentiel. Ce postulat est indispensable pour modéliser les mouvements de la lithosphère.
Les plaques lithosphériques sont des calottes sphériques rigides, mobiles sur le globe
considéré comme une sphère.
On peut traiter mathématiquement le mouvement des calottes sphériques, donc des plaques, en
utilisant la géométrie développée par L. Euler (1707-1783). Comme la calotte est contrainte par sa
sphéricité, son mouvement est toujours une rotation autour d’un axe dit eulérien qui passe par le centre
de la sphère. On en déduit les points suivants :
 Pour décrire le mouvement d’une plaque, 3 paramètres seulement sont suffisants :
la latitude et la longitude de l’axe eulérien et la vitesse angulaire de la rotation.
 L’axe peut percer la plaque ou percer la Terre en dehors de la plaque
(c’est la différence qui existe entre les plaques AFR et PAC).
 La vitesse angulaire instantanée est la même en tout point de la plaque.
 La vitesse linéaire en un point varie avec la position du point considéré sur la plaque, elle
est nulle au pôle eulérien et maximum à l’équateur eulérien.
1. Le déplacement d’une calotte sphérique
I. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
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2. Les mouvements possibles entre les plaques
La figure ci-dessus schématise le type de relation cinématique existant entre les plaques, ainsi que la signification
géodynamique des frontières de plaques. Les plaques A et B s’éloignent l’une de l’autre, la frontière est divergente, elle
correspond à l’axe d’une dorsale océanique. Les plaques B et C se rapprochent l’une de l’autre, la frontière est convergente,
il s’agit d’une fosse de subduction. Une dorsale de bassin arrière-arc se propage au sein de la plaque C. Noter que la
lithosphère se déplace de façon indépendante au-dessus de l’asthénosphère.
Avant d’aborder le problème du déplacement des plaques sur la sphère, nous rappelons quels sont les mouvements
possibles aux frontières des plaques.
I. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
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Avant toute chose, il convient de bien comprendre les notions simples de grand cercle et de petit cercle sur une
sphère.
Rappelons d’abord que l’intersection d’un plan avec une sphère est un cercle.
Si le plan est d’orientation quelconque, l’intersection est un petit cercle.
Si ce plan passe par le centre de la sphère, l’intersection est un grand cercle.
3. Petits cercles et grands cercles
I. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
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