Fiche de savoir n 6 - La tectonique des plaques

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1 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

2 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

3 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

4 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

5 La Terre est composée de 3 enveloppes concentriques : croûte manteau noyau (interne et externe) La croûte terrestre Il faut distinguer 2 types de croûte : --- La croûte continentale, épaisse en moyenne de 35 km (mais dont l'épaisseur peut atteindre 70 km). --- La croûte océanique, très mince (8 km) Le Manteau Son épaisseur est de 2900 km. On peut distinguer au sein de ce manteau 2 unités : - le manteau supérieur jusqu'à 670 km, - le manteau inférieur de 670 à 2900 km. Comme la croûte, le manteau est composé de roches solides Le Noyau On distingue 2 ensembles : --- Le noyau externe, jusqu' à 5150 km. Il a un comportement liquide. --- Le noyau interne (ou Graine). Il a un comportement solide (Nickel +Fer). La structure de la Terre ainsi présentée donne une image statique de notre astre. Or la terre est une planète active, vivante. Cette activité de la Terre se traduit, entre autre, par des tremblements de terre (ou séismes), du volcanisme, la formation de chaînes de montagnes (dénommées orogenèses). Cette activité de la terre s'intègre dans un schéma dynamique de notre planète. Colorie sur le dessin en page suivante chacune des couches en des couleurs différentes et adéquates de la Terre et écris le nom de chacune d entre elle. 5

6 L intérieur du globe terrestre se compose de 4 zones 1. Lithosphère (litho = roche). Cette partie comprend la croûte terrestre et la moitié supérieure du manteau supérieur qui est solide (environ à 100 Km). La partie la plus superficielle de la Terre a un comportement solide cassant. 2. Asthénosphère (du grec asthénos = sans force). Cette partie comprend la partie du manteau supérieur qui est visqueuse (environ à 600 Km). 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. 3. Mésosphère. Cette partie comprend le manteau inférieur qui est plus liquide (environ à 2300 Km). 4. Noyau. Cette partie comprend la partie solide du centre de la Terre (environ à 4100 Km). 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. Ces trois états de la matière (solide, visqueux et liquide) sont dus à la température qui augmente avec la profondeur. Le noyau, 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. 6

7 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 Les 4 zones du globe : Solide Visqueux Croûte terrestre Manteau supérieur Lithosphère Asthénosphère Liquide Manteau inférieur Mésosphère Solide Noyau Noyau 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. 7

8 3 Les deux moteurs des plaques tectoniques 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 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. Ou si vous préférez, ce système peut être assimilé à celui qui se produit dans une bassine d eau chauffée en son centre par la base. La chaleur importante au centre de la bassine provoque la montée d eau chaude qui, en s élevant, se refroidit. Elle est alors plus dense et redescend le long des parois du récipient. Cela crée un cycle permanent, un courant (comme dans une casserole où des légumes cuisent dans un bouillon). Ce cycle s appelle la convection. Dessinons un schéma pour nous représenter les mouvements de convection Voici le même schéma à l échelle de la terre et non plus d une bassine. Ce phénomène de convection fait bouger les plaques tel un radeau emporté par le courant. C est le premier moteur. 8

9 b) Les mouvements de zones d accrétion Les zones d expansion ou d accrétion (du latin accrétion, accroissement) désignent les régions du globe terrestre où se produit la création des nouvelles plaques océaniques. Cet apport de roche en fusion, qui au contact de l eau ou de l air va se solidifier, va pousser les zones avoisinantes afin de se faire une place (comme lorsque l on s incruste dans une file d attente, tout le monde doit s avancer devant pour laisser la place) créant ainsi un déplacement des deux plaques côte à côte vers l extérieur. C est le deuxième moteur. Dorsale océanique Formation d un nouvel océan Rift africain Aujourd hui, on peut observer la naissance d un nouvel océan sur la Terre. 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. 9

10 Limites entre plaques lithosphériques Nous savons qu'il existe un flux de chaleur qui va du centre vers l'extérieur de la terre. A cause de cette convection, il y a concentration de chaleur en une zone où le matériel chauffé se dilate. 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 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. l Atlantique, la mer Rouge) (Création de croûte océanique). 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 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

11 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. 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 C est dans ce cas la plus dense des deux plaques qui subit la subduction. Il s agit de la plaque la plus vieille. Ce processus provoque l apparition d une fosse océanique. Rencontre entre une plaque océanique et une plaque continentale Dans ce cas, on observe une fosse océanique longeant le continent. La plaque continentale plus légère reste en surface tandis que la plaque océanique plonge. Il en résulte une intense activité volcanique et sismique et la formation d une chaine de montagnes côtière. 11

12 La tectonique des plaques Il y a deux types de subduction : Entre deux plaques océaniques Volcans& Entre une plaque océanique et une continentale 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 L endroit où la plaque la plus lourde plonge, il se forme un creux important portant le nom de fosse. Elles peuvent dépasser les m de profondeur (C est le cas notamment de la fosse des Mariannes dans le Pacifique). 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) étude de la formation des montagnes. Ce phénomène s observe le long des deux grands axes montagneux Nord Sud de la planète, tout le long du Pacifique. Cela crée toute une ceinture volcanique autour de la plaque Pacifique que l on nomme «ceinture de feu». Ces volcans sont parmi les plus actifs du globe. 12

13 d) Fermeture d un océan et collision entre deux continents Lorsque deux plaques continentales (pour rappel : un socle continental lié à un socle océanique) entrent en collision, la partie océanique coincée entre les deux finit par disparaître complètement, laissant la structure continentale se heurter. L océan se referme alors jusqu à disparition complète. 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. 13

14 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). 14

15 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. 15

16 Questionnaire sur l émission c est pas sorcier : L Islande : terre de glace et de feu 1. L Islande s est formée il y a combien d années? Comment? 2. Où se trouve L Islande (d un point de vue géographique et géologique) 3. Quelle est la particularité de L Islande? 4. Par quoi est recouverte principalement cette île? 5. A quoi correspond la frontière entre l Amérique et l Europe? 6. Pourquoi l île n est-elle pas partagée en deux quand les failles s écartent? 7. Qu est-ce qu une dorsale? Qu est-ce que la dorsale medio atlantique? 8. Que produit le point chaud en Islande? 9. Combien d éruptions y a t-il en moyenne? 10. Comment est né «Surtsey»? 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? 13. Qu est-ce qu un geyser? (Strokkur) Comment se forme t-il? 16

17 Synthèse des mouvements des plaques lithosphériques La terre est un système où toutes les pièces, tous les éléments, forment une grande machine mue par la thermodynamique. Le moteur est constitué par les grandes cellules de convection dans le manteau, qui sont le résultat du flux de chaleur qui va du centre vers l'extérieur de la terre. Prenons le cas de l Islande. Celle-ci est à cheval sur deux plaques, la plaque américaine et la plaque eurasienne. Une chaine de montagnes s est donc formée au niveau de la séparation entre la plaque américaine et la plaque eurasienne et dans le prolongement au niveau de la séparation entre la plaque sud-américaine et la plaque africaine. C est la dorsale médio atlantique, une chaîne de montagnes qui s étire sur km de long et qui émerge au niveau de l Islande. Les plaques s éloignent l une de l autre de 2 cm/an. Comme les failles sont immédiatement rebouchées par la lave qui s y engouffre, l île n est pas partagée en 2, en fait, elle grandit en moyenne de 2 cm/an. Concrètement, dans l océan Atlantique, les plaques s écartent, donc New-York et Paris s éloigne, l océan Atlantique grandit. En revanche, dans l océan Pacifique, les plaques se chevauchent, autrement dit, l océan Pacifique diminue. Si ça grandit d un côté et que ça diminue de l autre, au final la Terre ne change pas de taille. 17

18 Carte&des&plaques&tectoniques& Ces mouvements définissent trois types de frontières entre les plaques : 1) les frontières divergentes, là où les plaques s'éloignent l'une de l'autre et où il y a production de nouvelle croûte océanique; ici, entre les plaques A et B, et D et E; 2) les frontières convergentes, là où deux plaques entrent en collision, conséquence de la divergence; ici, entre les plaques B et C, et D et C; 3) les frontières transformantes, lorsque deux plaques glissent latéralement l'une contre l'autre, le long de failles; ce type de limites permet d'accommoder des différences de vitesses dans le déplacement de plaques les unes par rapport aux autres, comme ici entre A et E, et entre B et D, ou même des inversions du sens du déplacement, comme ici entre les plaques B et E. 18

19 Synthèse 19

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