La tectonique des plaques

La tectonique des plaques
Fiche de savoir n°6 - La tectonique des plaques
1° Les plaques tectoniques
Lorsque l’on compare la carte des zones sismiques à droite (zones de
tremblements de terre) du monde avec celle des zones montagneuses principales de
la planète (à gauche), on remarque que ces zones se juxtaposent. Ces deux
phénomènes géologiques sont donc liés.
Sources : Atlas De Boeck
Ces deux phénomènes sont les conséquences directes d’un phénomène
géologique constaté depuis seulement un siècle : la tectonique des plaques.
C'est la théorie selon laquelle l’écorce terrestre est divisée en
différentes plaques en mouvement constant les unes par rapport aux autres. La
tectonique est cette partie de la géologie qui étudie la nature et les causes des
déformations des ensembles rocheux, plus spécifiquement dans ce cas-ci, les
déformations, à grande échelle, de la lithosphère terrestre. Ces plaques bougent,
glissent et se percutent. Ce sont ces percussions entre-elles qui créent les
tremblements de terre et les chaînes de montagnes.

1 La tectonique des plaques
Carte des principales plaques tectoniques dites « plaques majeures »
Les noms des différentes plaques
Une plaque est un volume rigide, peu épais par rapport à sa surface.
La tectonique des plaques est une théorie scientifique planétaire
unificatrice qui propose que les déformations de la lithosphère sont reliées aux
forces internes de la terre et que ces déformations se traduisent par le découpage
de la lithosphère en un certain nombre de plaques rigides (14) qui bougent les unes
par rapport aux autres en glissant sur l'asthénosphère.
2 La tectonique des plaques
Les plaques tectoniques sont de deux types :
•
Océanique : composée d’une roche lourde, le basalte, et immergée. Son
épaisseur ne dépasse pas les 7 km. (ex. la plaque Pacifique) Elle est presque
toujours recouverte par un océan, d’où son nom.
Vu sa faible épaisseur, ce type de plaque est très flexible mais solide. Lors des collisions avec
d’autres plaques, elle se pliera mais ne cassera pas. Il n’y aura donc pas de montagnes.
Socle océanique (basalte) •
Continental : c’est une plaque qui possède à la fois un socle océanique et un
socle continental plus épais (environ 30 Km), plus léger, composé
principalement de granite. (ex. la plaque africaine). Ces deux socles se
déplacent ensembles, le socle continental étant transporté comme sur un radeau.
Sauf dans le cas de plaques dites mineures qui sont sans socle océanique, (exemple :
plaque anatolienne en Turquie)
Vu sa grande épaisseur, ce type de plaque est moins flexible au niveau du socle continental. Lors
de collisions avec d’autres plaques, elle cassera mais ne pliera pas. Il y aura la présence de
montagnes.
Socle océanique (basalte) Socle continental (granite) Les caractéristiques différentes de ces deux types de plaques font que les phénomènes
géologiques liés aux collisions, éloignements et coulissements de ces plaques seront variés et
complexes. Nous allons donc observer les principaux.
3 La tectonique des plaques
2° Composition (interne) de la Terre : 4 parties
Coupe interne du globe terrestre
 LIZEAUX C., TAVERNIER R., Science et vie junior, Hors-série n° 73 octobre 2008, Volcans, séismes,
tsunamis. Quand la Terre se fâche, Bordas, Paris, 2007, p. 24-25.
4 La tectonique des plaques
L’intérieur du globe terrestre se compose de 5 grandes zones ou partie :
Etat
Solide
Zones
Lithosphère
(litho = roche).
Visqueux
Asthénosphère
(du grec asthénos
= sans force).
Liquide
Mésosphère
Liquide
Solide
Noyau externe
Noyau interne
Profondeur
Caractéristiques
Surface
Cette partie cCette partie comprend la croûte
+/- 100 km
terrestre et la moitié supérieure du
manteau supérieur qui est solide.
Elle est divisée en morceaux
appelés « plaques tectoniques ».
Cette partie comprend la partie
+/- 600 km
inférieure du manteau supérieur qui
est visqueuse, et donc glissante.
L'asthénosphère est animée en son
sein de courants de convection qui
permettent
à
la
plaque
lithosphérique de glisser et de se
déplacer sur l'asthénosphère, créant
ainsi une dynamique lithosphérique
qui est la source de la Tectonique
des Plaques.
Cette partie comprend le manteau
+/- 2300 km
inférieur qui est plus liquide. C’est
là qu’ont lieu en partie les
mouvements de convection faisant
bouger les plaques tectoniques.
+/- 3000 km
Cette partie comprend
principalement des métaux à l’était
liquide tels que le fer ou le nickel.
+/- 4100 km
Cette partie comprend la partie
solide du centre de la Terre en
raison de la forte pression.
Composition
Croûte terrestre
Manteau
supérieur
Manteau
inférieur
Noyau
Les plaques tectoniques sont en fait des plaques lithosphériques : il s’agit de morceaux de lithosphère, rigide,
qui se déplacent très lentement sur l’asthénosphère. Elles ont des dimensions variées et couvrent l’entièreté de la surface
de la Terre. Certaines plaques comprennent un continent, d’autres sont purement océaniques.
5 La tectonique des plaques
Ces trois états de la matière (solide, visqueux et liquide) sont dus à la température qui augmente avec la
profondeur. Le noyau interne, par contre, serait solide non pas à cause de la température mais bien à
cause des trop fortes pressions. Cela n’a encore jamais été confirmé.
• Laissons le Pr Bubble nous expliquer…  LIZEAUX C., TAVERNIER R., Science et vie junior, Hors-série n° 73 octobre 2008, Volcans, séismes,
tsunamis. Quand la Terre se fâche, Bordas, Paris, 2007, p. 24-25.
La Lithosphère (partie solide) flotte donc sur l’Asthénosphère qui est visqueuse. Elle glisse comme
lorsque l’on met son pied sur un savon. Cela explique donc pourquoi les plaques tectoniques (solide) peuvent
se déplacer, glisser et se percuter.
6 La tectonique des plaques
3° La convection, moteur de la tectonique des plaques
a) Les mouvements de convection
Le moteur des déplacements des plaques lithosphériques est la chaleur interne de la
Terre. La principale source de chaleur proviendrait du noyau et de sa limite avec le manteau. Un
système de cellules de convection s’établit au sein du manteau.
Effectivement, comme pour l’atmosphère, les parties les plus chaudes, plus légères, ont
tendance à monter alors que ce qui est froid descend. Et comme la chaleur augmente avec la
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profondeur, les roches en fusion présentes
en profondeur
se réchauffent
et remontent vers la
surface. Inversement, les roches en fusion près de la surface se refroidissent et coulent alors en
profondeur.
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Ou si vous préférez, ce système peut être assimilé à celui qui se produit dans une bassine
chauffée(partie
en sonsolide)
centre par
la sur
base.l’Asthénosphère
La chaleur importante
centre deElle
la bassine
provoque
Lad’eau
Lithosphère
flotte
qui est au
visqueuse.
glisse comme
lorsque
la
montée
d’eau
chaude
qui,
en
s’élevant,
se
refroidit.
Elle
est
alors
plus
dense
et
redescend
le se
l’on met son pied sur un savon. Cela explique pourquoi les plaques lithosphériques (solide) peuvent
long desglisser
paroisetduserécipient.
déplacer,
percuter. Mais qu’est-ce qui les fait avancer ?
Cela crée un cycle permanent, un courant (comme dans une casserole où des légumes
Les mouvements liés au phénomène de convection
cuisent dans un bouillon). Ce cycle s’appelle la convection.
Comme un
pourschéma
l’atmosphère,
les parties
les plus
moinsdedenses,
et donc, plus légères, ont
 Dessinons
pour nous
représenter
les chaudes,
mouvements
convection
tendance à remonter vers la surface alors que ce qui est froid descend. Et comme la chaleur augmente
avec la profondeur, les roches en fusion présentes en profondeur se réchauffent et remontent vers la
surface. Inversement, les roches en fusion près de la surface se refroidissent et coulent alors en
profondeur. Cela crée un cycle permanent, un courant (comme dans une casserole où des légumes
cuisent
dans
bouillon).
Ceàcycle
s’appelle
convection.
 Voici
le un
même
schéma
l’échelle
de la la
terre
et non plus d’une bassine.
Dorsale
Rift
Lithosphère
Asthénosphère
T° -
Montée de
magma
T° Mésosphère
T° +
Noyau
CeCephénomène
le
phénomènededeconvection
convectionfait
faitbouger
bougerleslesplaques
plaquesteltelununradeau
radeauemporté
emportépar
parlelecourant.
courant.C’est
C’est
principal
moteur
de la tectonique
des plaques.
le principal
moteur
de la tectonique
des plaques.
Si la zone de chaleur provenant des mouvements de convection du manteau supérieur crée une
fissure dans la croûte terrestre à force de venir la percuter, de l’étirer, et de la faire fondre, on 7 parlera
alors d’un rift (ex. le grand Rift africain).
Sous les océans, l’accumulation de lave à travers ce rift crée une chaine de montagnes
volcaniques sous-marines que l’on nomme : dorsale (ex. la dorsale Médio-Atlantique dont le sommet
La tectonique des plaques
b) Les mouvements de zones d’accrétion
Les zones d’expansion ou d’accrétion (du latin « accretio », accroissement) désignent les
régions du globe terrestre où se produit la création des nouvelles plaques océaniques. Lorsque
deux plaques s’écartent, la terre « saigne ». Il faut cicatriser. La déchirure va donc se remplir de
magma. Cet apport de roche basaltique en fusion, qui au contact de l’eau ou de l’air va se
solidifier rapidement, va combler la faille instantanément, ne laissant donc jamais entrevoir les
entrailles de la terre. Cette roche en fusion va pousser les zones avoisinantes afin de se faire une
place créant ainsi un déplacement des deux plaques côte à côte vers l’extérieur.
Dorsale océanique
Formation d’un nouvel océan
Rift africain
La Péninsule arabique se sépare de l’Afrique de l’Est, laissant place à un océan en cours de
formation au niveau de la mer Rouge. Une fissure partant d’Egypte en mer rouge allant jusqu’au
Mozambique déchire le continent africain en deux parties. On peut assister ainsi à la naissance d’un
nouvel océan (la mer Rouge en est l’embryon). On y retrouve à la fois une dorsale (partie nord,
recouverte par la mer Rouge) et un Rift (partie sud sur le continent). Les Grands lacs sont le début d’un
envahissement des fissures par l’eau. La plaque africaine subit donc un écartement dû à la convection
dans les manteaux asthénosphérique et inférieur. L’écartement génère de la nouvelle croute océanique.
C’est le phénomène d’accrétion. Plus tard, un océan se formera comme ce fut le cas pour l’Atlantique lors
de la séparation de l’Afrique de l’Ouest et l’Amérique du Sud.
8 La tectonique des plaques
ð Limites entre plaques lithosphériques
Nous savons qu'il existe un flux de chaleur qui va du centre vers l'extérieur de la terre.
Si la zone de chaleur provenant des mouvements de convection du manteau supérieur
crée une fissure dans la croûte à force de venir la percuter, de l’étirer et de la faire fondre, on
parlera alors d’un Rift si elle est sur un continent (ex. le grand Rift africain) et d’une dorsale si
elle est dans un océan ou une mer (ex. la dorsale Médio-Atlantique dont le sommet dépasse le
niveau de l’océan Atlantique pour former l’Islande). Il y en a dans chaque océan, et elles
constituent les plus longues chaines de montagnes du monde.
Il s’agit de « cassures de la lithosphère » le long desquelles deux plaques s’écartent
l’une de l’autre.
Sous la cassure, il se produit une fusion locale du manteau due à la concentration de
chaleur ; le magma monte dans la cassure et comble le vide qui tend à se créer par l’écartement
des deux plaques en créant de la nouvelle croûte océanique.
Ces zones où la lave sort de la Terre s’appellent « zones d’accrétion ». Ce mouvement
circulaire entraîne la lithosphère qui flotte sur l’asthénosphère tel un bateau entraîné par le
courant d’une rivière.
Ces dorsales constituent des zones de relief sous-marin, c’est-à-dire de longues chaines
montagneuses entaillées par une profonde vallée longitudinale. L’ensemble de ces dorsales
forme en réalité une chaine continue de volcans en activité, faisant au total 60 000 km.
Cependant, elles ne sont pas visibles car elles occupent les fonds océaniques.
Remarque : Les zones d’intense chaleur venant des grandes profondeurs (on estime que la lave
en fusion vient du manteau inférieur) venant se cogner à la Lithosphère va la faire fondre et
ainsi y percer un trou tel un chalumeau sur une plaque de fer. C’est ce qu’on appelle un point
chaud. Il va créer un volcan à sa verticale (ex. de l’archipel des îles Hawaii).
 Schématisons le phénomène de rift ou de dorsale :
a
10 La tectonique des plaques
c) Les zones de subduction
Un second type de collision résulte de la convergence entre deux plaques océaniques.
Dans ce genre de collision, une des deux plaques (la plus dense, généralement la plus vieille)
s'enfonce sous l'autre pour former une zone de subduction (littéralement: conduire en dessous).
Si les zones d’accrétion sont les endroits où la plaque océanique se forme, où la roche
sort des entrailles de la Terre, les zones de subduction sont à l’inverse les lieux où les plaques
tectoniques se chevauchent et disparaissent en profondeur, créant ainsi une sorte de tapis
roulant. Une fois que la plaque a plongé, elle se désagrège dans l’Asthénosphère à cause de la
chaleur croissante. La terre, ni ne grandit, ni ne rétrécit. Il y a un équilibre entre la naissance de
roche (accrétion) et sa disparition (subduction).
Le frottement de la plaque lors de sa descente peut provoquer des séismes. De plus, la
température de la plaque augmente au fur et à mesure qu’elle plonge. Cet échauffement entraine
une fusion partielle, responsable de manifestations volcaniques.
 La subduction peut se produire à la rencontre de deux plaques océaniques ou à la
rencontre d’une plaque océanique et d’une plaque continentale. La plaque qui disparaît est
toujours une plaque océanique : les plaques continentales, moins denses, restent en surface.
 Il existe deux types de subduction :
Rencontre entre deux plaques océaniques
Rencontre entre une plaque océanique et une
plaque continentale
C’est dans ce cas la plus dense des deux plaques qui
Dans ce cas, on observe une fosse océanique
subit la subduction. Il s’agit de la plaque la plus vieille. longeant le continent. La plaque continentale plus
Ce processus provoque l’apparition d’une fosse légère reste en surface tandis que la plaque
océanique.
océanique plonge. Il en résulte une intense
activité volcanique et sismique et la formation
d’une chaine de montagnes côtière.
11 La tectonique des plaques
Il y a deux types de subduction :
Entre deux plaques océaniques
continentale
Volcans Entre une plaque océanique et une
Volcans Montagnes Exemple : les Caraïbes
Exemple : la cordillère des Andes
Remarque : dans les deux cas, une ligne de volcans se forme à la verticale de la zone de
subduction.
Cette zone de subduction se situe à l’endroit où deux plaques tectoniques entrent
en collision car se déplaçant en sens contraire. Elles vont se chevaucher au contact et
c’est la plaque la plus lourde qui coulera. La plaque océanique étant plus lourde que la
continentale, c’est toujours cette première qui passera sous la seconde !
A l’endroit où la plaque la plus lourde plonge sous l’autre durant la
subduction, il se forme un creux, un fossé important portant le nom de
« fosse océanique ». Certaines peuvent dépasser les 10.000m de
profondeur ! (C’est le cas notamment de la fosse des Mariannes dans le
Pacifique avec ses 10.916 m au point « Chalenger Deep », point le plus
profond de la planète).
A l’inverse, sur le continent, sous l’action du choc de la collision, une
chaîne de montagnes se crée tout le long de côte. C’est le cas
notamment de la Cordillère des Andes. C’est ce que l’on nomme
« orogenèse » (du grec « Oros », montagne et « genèse », naissance).
C’est le phénomène géologique de formation des montagnes. Attention,
ce terme ne s’applique pas aux dorsales océaniques et aux volcans car
c’est uniquement dû à l’accumulation de lave.
Ce phénomène s’observe tout le long du Pacifique. Cela crée toute une
ceinture volcanique autour de la plaque Pacifique que l’on nomme «
ceinture de feu ». Sont concernés des pays comme le Japon, les
Philippines, la Nouvelle-Zélande, ... réputés pour leurs catastrophes
naturelles. Ces volcans sont parmi les plus actifs du globe.
13 La tectonique des plaques
d) Fermeture d’un océan et collision entre deux continents
Lorsque deux plaques continentales (pour rappel : un socle continental lié à un socle
océanique) se rapprochent et entrent en collision, la partie océanique coincée entre les deux finit
par disparaître complètement par subduction, laissant les socles continentaux se heurter. L’océan
se referme alors jusqu’à disparition complète. Comme les socles continentaux ne peuvent
s’enfoncer dans le manteau par subduction, ils subissent une collision dite « collision
continentale ». Tout le matériel sédimentaire est comprimé et se soulève pour former une chaîne
de montagnes où les roches sont plissées et faillées. Il y aura, tout comme pour la subduction, la
formation d’une chaine montagneuse. Mais celle-ci ne se situera non plus le long d’une côte,
mais bien sur le continent. C’est le cas de l’axe Est-Ouest partant des Monts Atlas jusqu’à
l’Himalaya. Dans ce cas, pas de volcanisme !
Toutes les grandes chaînes de montagnes plissées ont été formées par ce mécanisme. Un
bon exemple récent de cette situation, c'est la soudure de l'Inde au continent asiatique, il y a à
peine quelques millions d'années, avec la formation de l’Himalaya.
Il existe deux cas de figure :
•
Les Alpes sont le résultat direct de la collision entre la plaque continentale africaine et la
plaque continentale européenne. La Méditerranée est le vestige d’un grand océan appelé Thétis
appelé à disparaître. La plaque océanique n’a donc pas encore totalement disparu.
14 La tectonique des plaques
•
L’Himalaya est le résultat de la collision entre l’Inde qui est venu percuté l’Asie.
Aujourd’hui, le planché océanique à totalement disparu. Les deux continents se touchent donc
directement. Ce sont les plus hautes montagnes du monde (Everest : 8848m).
15 La tectonique des plaques
e) Les failles transformantes
Ces failles forment la limite de deux plaques qui « coulissent » l’une par rapport à l’autre
(décalage entre A et B sur la figure ci-dessous). Ce type de mouvement s’accompagne de
séismes, en l’absence de volcanisme.
Exemple :
Elle affecte à la fois la lithosphère océanique et la lithosphère continentale. Elle constitue
la limite entre trois plaques: plaque de Juan de Fuca, plaque de l'Amérique du Nord et plaque du
Pacifique. Elle présente aussi l'inconvénient de traverser la ville de San Francisco! Au rythme
actuel du déplacement (+/- 5,5 cm/an), la ville de Los Angeles sera au droit de San Francisco
dans 10 Ma.
16 
La tectonique des plaques
Questionnaire sur l ’émission “ c ’est p as s orcier : L’Islande : terre de g lace et d e f eu ”
1. L’Islande s’est formée il y a combien d’années ? Comment ?
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2. Où se trouve L’Islande (d’un point de vue géographique et géologique)
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3. Quelle est la particularité de L’Islande?
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4. Par quoi est recouverte principalement cette île?
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5. A quoi correspond la frontière entre l’Amérique et l’Europe?
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6. Pourquoi l’île n’est-elle pas partagée en deux quand les failles s’écartent ?
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7. Qu’est-ce qu’une dorsale ? Qu’est-ce que la dorsale medio atlantique?
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8. Que produit le point chaud en Islande ?
.......................................................................................................................................................
9. Combien d’éruptions y a t-il en moyenne ? .....................................................................
10. Comment est né « Surtsey » ?
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11. Qu’est-ce que le « Vatnajökull » ?
.......................................................................................................................................................
12. Pourquoi y a t-il des fumerolles et de l’eau chaude qui sortent de la terre ?
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13. Qu’est-ce qu’un geyser ? (Strokkur) Comment se forme t-il ?
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17 La tectonique des plaques
20