Tectonique des Plaques
Au debut du XXe siecle, le meteorologue allemand Alfred Wegener propose en 1912 une theorie revolutionnaire : la derive des continents. Il emet l'hypothese que les continents actuels formaient autrefois un supercontinent unique, la Pangée, qui s'est ...
Cours
La theorie de la derive des continents d'Alfred Wegener
Au debut du XXe siecle, le meteorologue allemand Alfred Wegener propose en 1912 une theorie revolutionnaire : la derive des continents. Il emet l'hypothese que les continents actuels formaient autrefois un supercontinent unique, la Pangée, qui s'est fragmenté il y a environ 200 millions d'annees. Wegener s'appuie sur plusieurs observations frappantes. La complementarite geometrique des cotes atlantiques de l'Amerique du Sud et de l'Afrique est l'une des plus evidentes. Il remarque egalement que des chaines de montagnes et des formations geologiques similaires se retrouvent de part et d'autre de l'ocean Atlantique, comme les Appalaches en Amerique du Nord et les montagnes Caledoniennes en Europe. Enfin, la presence de fossiles identiques d'especes terrestres (comme le reptile Mesosaurus ou la fougere Glossopteris) sur des continents aujourd'hui separes par de vastes oceans constitue un argument majeur. Cependant, incapable d'expliquer le mecanisme moteur de ce deplacement, sa theorie est largement rejetee par la communaute scientifique de l'epoque.
Les preuves modernes et le renouveau de la theorie
La theorie de Wegener connait un renouveau decisif dans les annees 1960 grace aux decouvertes de la geologie marine. L'etude du fond des oceans revele l'existence des dorsales oceaniques, de longues chaines montagneuses sous-marines. Le long de ces dorsales, du magma remonte en permanence, creeant de la nouvelle croute oceanique et ecartant les plaques de part et d'autre : c'est l'expansion oceanique. Une preuve cruciale vient de l'etude du magnetisme des roches. Les basaltes oceaniques, en se refroidissant, enregistrent la direction du champ magnetique terrestre, qui s'inverse periodiquement. On observe ainsi de part et d'autre des dorsales des bandes d'anomalies magnetiques symetriques, veritables 'zebrures' qui enregistrent l'expansion du plancher oceanique a une vitesse moyenne de quelques centimetres par an. La cartographie precise des seismes montre egalement qu'ils se concentrent le long de lignes etroites, delimitant les frontieres entre des plaques rigides. L'ensemble de ces preuves permet d'elaborer le modele actuel de la tectonique des plaques.
Les plaques lithospheriques et leurs mouvements
La lithosphere terrestre, rigide et froide, n'est pas continue. Elle est fragmente en une douzaine de plaques majeures et plusieurs plaques mineures, d'une epaisseur moyenne de 100 km. Ces plaques, qui peuvent porter a la fois de la croute continentale (epaisse de 30 a 70 km, peu dense) et de la croute oceanique (mince, environ 7 km, plus dense), se deplacent les unes par rapport aux autres a la surface du globe. Leurs mouvements, de l'ordre de 1 a 10 cm par an (soit la vitesse de pousse d'un ongle), sont permis par la nature ductile de l'asthenosphere, la couche sous-jacente du manteau superieur. Les frontieres entre les plaques sont le siege d'une intense activite geologique. On distingue trois types principaux de limites. Les limites divergentes, comme au niveau des dorsales oceaniques, ou les plaques s'ecartent. Les limites convergentes, ou les plaques se rapprochent, conduisant a la subduction ou a la collision. Enfin, les limites transformantes, ou les plaques coulissent lateralement l'une contre l'autre, comme la celebre faille de San Andreas en Californie.
Dorsales oceaniques et subduction : les moteurs du recyclage
Les dorsales oceaniques, comme la dorsale medio-atlantique, sont des limites divergentes. La remontee de materiaux chauds du manteau provoque la fusion partielle de la roche. Le magma forme remonte, se solidifie et cree en permanence de la nouvelle croute oceanique, repoussant les plaques de part et d'autre. Ce processus d'accretion est a l'origine de l'expansion des oceans. A l'oppose, la subduction correspond a la plongee d'une plaque lithospherique, generalement oceanique car plus dense, sous une autre plaque (oceanique ou continentale). Cette plongee, qui peut atteindre des centaines de kilometres de profondeur, se manifeste par des fosses oceaniques profondes (comme la fosse des Mariannes, a -11 000 m) et une intense activite sismique et volcanique. La plaque plongeante est progressivement recyclee dans le manteau. Ce double mecanisme d'expansion aux dorsales et de destruction par subduction forme un cycle continu : la croute oceanique n'a jamais plus de 200 millions d'annees, contrairement a la croute continentale qui peut etre beaucoup plus ancienne car elle n'est generalement pas subductee.
Collision continentale et points chauds
Lorsque deux plaques portant de la croute continentale entrent en convergence, la subduction est impossible car la croute continentale est trop legere pour plonger. Les deux masses continentales entrent alors en collision, se deformant et s'empilant pour former une chaine de montagnes. Ce processus, appele orogenese, est a l'origine des grandes chaines comme l'Himalaya, ne de la collision entre la plaque indienne et la plaque eurasiatique il y a environ 50 millions d'annees. Les Alpes ou les Pyrenees sont d'autres exemples. Parallelement a la dynamique des plaques, les points chauds temoignent d'une activite geologique intraplaque. Il s'agit de remontees localisees et fixes de materiaux tres chauds en provenance du manteau profond, peut-etre meme de la limite noyau-manteau. En traversant une plaque en mouvement, un point chaud perce successivement la lithosphere, creant un alignement de volcans. Le point chaud d'Hawaii, sous la plaque pacifique, a ainsi forme l'archipel hawaien, ou les iles les plus a l'est (comme Hawaii) sont les plus jeunes et encore actives, tandis que les iles plus a l'ouest sont de plus en plus anciennes et erodees.
Vocabulaire
Couche rigide externe de la Terre, composee de la croute et de la partie superieure du manteau, fragmente en plaques mobiles.
Processus par lequel une plaque lithospherique oceanique, dense, plonge sous une autre plaque et s'enfonce dans le manteau.
Chaine montagneuse sous-marine situee a la limite divergente de deux plaques, lieu de formation de la croute oceanique.
Variation locale de l'intensite du champ magnetique terrestre enregistree par les roches, formant des bandes symetriques de part et d'autre des dorsales.
Remontee localisee et fixe de materiaux tres chauds du manteau, perçant une plaque lithospherique en mouvement et creant un alignement de volcans.
Affrontement de deux plaques portant de la croute continentale, conduisant a la formation d'une chaine de montagnes (orogenese).
