Les géologues ont une explication – une théorie scientifique – du comportement de la surface de la Terre appelée tectonique des plaques. Tectonique signifie structure à grande échelle. La « tectonique des plaques » dit donc que la structure à grande échelle de l’enveloppe extérieure de la Terre est un ensemble de plaques. (voir la carte)
Plaques tectoniques
Les plaques tectoniques ne correspondent pas tout à fait aux continents et aux océans de la surface de la Terre. La plaque nord-américaine, par exemple, s’étend de la côte ouest des États-Unis et du Canada jusqu’au milieu de l’océan Atlantique. Et la plaque du Pacifique comprend une partie de la Californie ainsi que la plus grande partie de l’océan Pacifique (voir la liste des plaques). En effet, les continents et les bassins océaniques font partie de la croûte terrestre. Mais les plaques sont faites de roches relativement froides et dures, et qui s’étendent plus profondément que la croûte dans le manteau supérieur. La partie de la Terre qui constitue les plaques est appelée la lithosphère. Elle a une épaisseur moyenne d’environ 100 kilomètres, mais elle varie beaucoup d’un endroit à l’autre. (voir À propos de la lithosphère)
La lithosphère est une roche solide, aussi rigide et raide que l’acier. En dessous, il y a une couche de roche solide plus douce et plus chaude appelée asthénosphère (« es-THEEN-osphere ») qui s’étend jusqu’à environ 220 kilomètres de profondeur. Parce qu’elle se trouve à des températures élevées, la roche de l’asthénosphère est faible (« asthéno- » signifie faible en grec scientifique). Elle ne peut pas résister à un stress lent et elle se plie de manière plastique, comme une barre de caramel turc. En effet, la lithosphère flotte sur l’asthénosphère même si les deux sont des roches solides.
Mouvements de plaques
Les plaques changent constamment de position, se déplaçant lentement dans l’asthénosphère. « Lentement » signifie plus lentement que la croissance des ongles, pas plus de quelques centimètres par an. Nous pouvons mesurer leurs mouvements directement par le GPS et d’autres méthodes de mesure à longue distance (géodésie), et les preuves géologiques montrent qu’elles se sont déplacées de la même façon dans le passé. Pendant plusieurs millions d’années, les continents ont voyagé partout sur le globe. (voir Mesurer le mouvement des plaques)
Les plaques se déplacent les unes par rapport aux autres de trois façons : elles se déplacent ensemble (convergent), elles s’écartent (divergent) ou elles se dépassent. C’est pourquoi on dit généralement que les plaques ont trois types de bords ou de limites : convergent, divergent et se transforment.
- En convergence, lorsque le bord d’attaque d’une plaque rencontre une autre plaque, l’une d’entre elles tourne vers le bas. Ce mouvement vers le bas est appelé subduction. Les plaques subduites se déplacent vers le bas dans et à travers l’asthénosphère et disparaissent progressivement. (voir À propos des zones convergentes)
- Les plaques divergent au niveau des zones volcaniques dans les bassins océaniques, les dorsales médio-océaniques. Ce sont de longues et énormes fissures où la lave monte par le bas et gèle dans la nouvelle lithosphère. Les deux côtés de la fissure sont continuellement séparés, et les plaques gagnent ainsi de nouveaux matériaux. L’île d’Islande, dans l’Atlantique Nord, est le principal exemple de zone divergente au-dessus du niveau de la mer. (voir À propos des zones divergentes)
- L’endroit où les plaques se déplacent l’une devant l’autre est appelé frontière de transformation. Ces frontières ne sont pas aussi communes que les deux autres. La faille de San Andreas, en Californie, en est un exemple bien connu. (voir À propos des transformations)
- Les points où les bords de trois plaques se rencontrent sont appelés des triples jonctions. Elles se déplacent à la surface de la Terre en réponse aux différents mouvements des trois plaques. (voir Triple jonctions)
La carte de base des plaques n’utilise que ces trois types de limites. Cependant, de nombreuses limites de plaques ne sont pas des lignes nettes mais plutôt des zones diffuses. Elles représentent environ 15 % du total mondial et apparaissent dans des cartes de plaques plus réalistes. Aux États-Unis, les frontières diffuses comprennent la majeure partie de l’Alaska et la province de Basin and Range dans les États de l’Ouest. La majeure partie de la Chine et la totalité de l’Iran sont également des zones de frontières diffuses.
Ce qu’explique la tectonique des plaques
La tectonique des plaques répond à de nombreuses questions géologiques fondamentales :
- Sur les trois différents types de frontières, le mouvement des plaques crée des types de failles sismiques distincts. (voir Types de failles en bref)
- La plupart des grandes chaînes de montagnes sont associées à la convergence des plaques, ce qui répond à un mystère de longue date. (voir Le problème de la montagne)
- Des preuves fossiles suggèrent que les continents étaient autrefois reliés et qu’ils sont aujourd’hui très éloignés les uns des autres. Alors qu’autrefois on expliquait cela par la montée et la chute des ponts terrestres, on sait aujourd’hui que les mouvements des plaques en sont responsables.
- Les fonds marins du monde sont géologiquement jeunes car la vieille croûte océanique disparaît par subduction. (voir À propos de la subduction)
- La plupart des volcans du monde sont liés à la subduction. (voir À propos du volcanisme de l’Arc)
La tectonique des plaques nous permet également de poser et de répondre à de nouveaux types de questions :
- Nous pouvons construire des cartes de la géographie mondiale dans le passé géologique – des cartes paléogéographiques – et modéliser des climats anciens.
- Nous pouvons étudier comment les extinctions de masse sont liées aux effets de la tectonique des plaques comme le volcanisme. (voir Extinction : sur le destin des espèces)
- Nous pouvons examiner comment les interactions entre les plaques ont affecté l’histoire géologique d’une région spécifique.
Questions sur la tectonique des plaques
Les géoscientifiques étudient plusieurs grandes questions sur la tectonique des plaques elle-même :
- Qu’est-ce qui fait bouger les plaques ?
- Qu’est-ce qui crée des volcans dans des « points chauds » comme Hawaii qui sont en dehors des zones de subduction ? (voir Une alternative aux points chauds)
- Quelle est la rigidité des plaques et quelle est la précision de leurs limites ?
- Quand la tectonique des plaques a-t-elle commencé, et comment ?
- Comment la tectonique des plaques est-elle reliée au manteau terrestre en dessous ? (voir À propos du manteau)
- Qu’arrive-t-il aux plaques subduites ? (voir La mort des plaques)
- Par quel type de cycle passent les matériaux en plaques ?
La tectonique des plaques est unique à la Terre. Mais les connaissances acquises au cours des 40 dernières années ont donné aux scientifiques de nombreux outils théoriques pour comprendre les autres planètes, même celles qui entourent d’autres étoiles. Pour le reste d’entre nous, la tectonique des plaques est une théorie simple qui permet de comprendre le visage de la Terre.
