La Tectonique des plaques




L'écorce terrestre n'est pas "homogène" elle est constituée de plaques qui "flottent" à la surface et qui "dérivent" en se "frottant" les unes contre les autres. Le "moteur" qui est à l'origine des ces mouvements est le phénomène de convection qui se produit à l'intérieur du manteau terrestre. L'intérieur de la Terre est composée de roches faiblement radioactives dont la désintégration produit de la chaleur. Certaines zones du manteau deviennent donc chaudes, et se mettent à monter vers la surface sous l'effet de la force d'Archimède (+ chaud = - dense => montée). Une fois refroidie en surface (ce qui évacue la chaleur produite par l'intérieur de la Terre), la matière replonge vers les profondeurs (+ froid = + dense => descente). Le système s'organise de telle façon que des zone "stables" apparaissent : à certains endroit la matière monte (ce sont les dorsales), à d'autres endroit elle redescend (ce sont les zones de subduction). En surface, la matière est simplement translaté des dorsales vers les subductions. Sous l'effet du refroidissement, cette matière devient cassante, c'est à dire qu'elle constitue des grandes plaques (figures 1a et 1b) d'une certaine épaisseur (entre 10 et 100 km). C'est ce mouvement, appelé tectonique des plaques (figures 2a et 2b), qui donne lieu à la dérive des continents.
Il y a en gros 12 grandes plaques tectoniques à la surface de la Terre (par ordre de taille):

1 PACIFIQUE
2 EURASIE
3 AFRIQUE
4 ANTARCTIQUE
5 INDE-AUSTRALIE
6 AMERIQUE DU NORD
7 AMERIQUE DU SUD
8 NAZCA
9 PHILIPPINE
10 ARABIE
11 COCO
12 CARAIBE

En fait certaines plaques peuvent etre subdivisé en plusieurs plaques plus petites qui ont des mouvements relatifs entre elles plus petits (par exemple Inde et Australie ou Afrique et Somalie).

Ces plaques se déplacent donc, entrainées par la convection dans le manteau. les vitesses de ces déplacements vont de presque rien à plusieurs centimètres par an, jusqu'à 20 cm/an dans certaines région du Sud-Est asiatique (Papouasie-Nouvelle Guinée) et du Pacifique (Tonga-Kermadec) ! Comme tout bouge à la surface de la Terre, il est nécessaire de dire par rapport à quoi exactement on définit un mouvement donné. On a constaté qu'un certain nombre de volcans (en général marins, les fameux points chauds !) ne bougeaient que très faiblement les uns par rapport aux autres : En gros, ils sont stables et les plaques "défilent" par dessus. Dans ce référentiel dit "des points chauds" les plaques ont en gros les déplacements suivants :

1 PACIFIQUE 10 cm/an vers le Nord-Ouest
2 EURASIE 1 cm/an vers l'Est
3 AFRIQUE 2 cm/an vers le Nord
4 ANTARCTIQUE Tourne sur elle meme
5 INDE-AUSTRALIE 7 cm/an vers le Nord
6 AMERIQUE DU NORD 1 cm/an vers l'Ouest
7 AMERIQUE DU SUD 1 cm/an vers le Nord
8 NAZCA 7 cm/an vers l'Est
9 PHILIPPINE 8 cm/an vers l'Ouest
10 ARABIE 3 cm/an vers le Nord-Est
11 COCO 5 cm/an vers le Nord-Est
12 CARAIBE 1 cm/an vers leNord-Est



En fait les choses sont un peu plus compliquées que cela : tout déplacement sur la surface d'une sphère (ici la Terre) est assimilable à une rotation autour d'un axe vertical passant par un point situé quelque part sur la surface de cette meme sphère. la vitesse de n'importe quel point sur une plaque donnée dépend donc simplement de sa distance par rapport au pole de rotation de la plaque, et de la vitesse de rotation de celle-ci autour de celui là. La formule mathématique est la suivante :

-> -> ->
V =R
^
  • est le vecteur rotation de la plaque
  • R est le vecteur position du point considéré
  • V est le vecteur de la vitesse au point consideré

    Le vecteur peut etre défini par ces 3 composantes dans l'espace (X, Y, et Z). C'est un vecteur dont l'origine est le centre de la Terre et qui coupe la surface de la Terre en un point donné. Ce sont les coordonnées (latitude et longitude ) de ce point que l'on appelle le pole de rotation. La vitesse angulaire de rotation est tout simplement la longueur (la norme) du vecteur .


    La table suivante donne les position des poles de rotation, ainsi que les vitesses de rotation autour de ces poles en degrés par million d'années, déterminés pour les 12 grandes plaques dans le modèle NNR-Nuvel-1a (DeMets et al, 1990, Argus et Gordon, 1991, et DeMets et al., 1994), voir aussi la figure 4.

    Plaque Pole de rotation
    Latitude Longitude vitesse
    (°/Ma)
    1 PACIFIQUE -63.0107.40.64
    2 EURASIE 50.6-112.40.23
    3 AFRIQUE 50.6-74.00.29
    4 ANTARCTIQUE 63.0-115.90.24
    5 INDE-AUSTRALIE 45.50.40.54
    6 AMERIQUE DU NORD -2.5-86.00.21
    7 AMERIQUE DU SUD -25.4-124.60.11
    8 NAZCA 47.8-100.20.74
    9 PHILIPPINE -39.0-36.70.90
    10 ARABIE 45.2 -4.40.54
    11 COCO 24.5-115.81.50
    12 CARAIBE 25.0-93.10.21


    A cause de leur mouvement, les plaques se "frottent" les unes aux autres ou se "tamponnent" les unes contre les autres (comme des glaçons qui dérivent sur une rivière ou un lac au momment de la débacle). Les "chocs" des plaques les unes contre les autres sont l'origine des tremblement de Terre (ou séismes). Une des conséquence très importante de ce qui précède est que ces séismes ne se produisent pas n'importe où mais uniquement le long des frontières entre les plaques. C'est d'ailleurs comme cela que l'on définit la notion de plaque : ce sont les zones entourées de séismes. la figure5 montre la répartition des séismes à la surface de la Terre sur les 25 dernières années. La taille des points est proportionnelle à la force (la magnitude) des séismes. On voit très bien que les séismes se positionnent sur des lignes qui entourent de grandes surfaces non-sismiques : les plaques. Les plus gros séismes ont lieu en général là où les plaques sont les plus rapides.
    Parfois, les forces en présence sont tellement importantes que les plaques normalement à peu près rigides se déforment. C'est ce qui se passe lors de la collision entre deux plaques continentales par exemple, (comme une deux voiture lors d'une collision frontale). c'est ce phénomène qui est à l'origine de la création des chaines de montagnes comme les Alpes ou l'Himalaya. La sismicité est alors diffuse dans toute la région qui se déforme.


  • Figure1a : les 12 grandes plaques tectoniques (carte en projection cylindrique)





    Figure1b : les 12 grandes plaques tectoniques (carte en projection Mollweide)








    Figure2a : les vitesses des 12 grandes plaques tectoniques (carte en projection cylindrique)




    Figure2b : les vitesses des 12 grandes plaques tectoniques (carte en projection Mollweide)




    Figure3 : la composition des vecteurs en coordonnées sphériques : comment on obtient le mouvement d'une plaque à partir de son pole de rotation





    Figure4 : les poles de rotation des plaques (carte en projection Mollweide et polaires Nord et Sud)





    Figure5 : La sismicité dans le monde (carte en projection Mollweide)





    Retour au sommaire