Mise en évidence d'une mobilité des plaques lithosphériques
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- Connaitre la structure en plaques de la lithosphère terrestre.
- Comprendre les moyens d’observation de la mobilité des plaques lithosphériques.
- La lithosphère terrestre est découpée en plaques rigides (les plaques lithosphériques) qui se déplacent.
- Différentes approches permettent de calculer la
vitesse de déplacement des plaques
lithosphériques à la surface de la Terre :
- le volcanisme de point chaud,
- la sédimentation océanique,
- le paléomagnétisme,
- le système GPS (suivi en temps réel, vitesse et orientation).
- La structure interne de la Terre.
- Des plaques en mouvement à la surface du globe.
L'étude de la variation de la vitesse des ondes sismiques en profondeur a permis de distinguer deux enveloppes — ou couches — terrestres : la lithosphère, découpée en plaques, qui repose sur l'asthénosphère, moins rigide. Ces deux couches sont séparées par la discontinuité LVZ.
La répartition des séismes et des volcans dans des bandes étroites permet de délimiter à la surface de notre planète une douzaine de plaques lithosphériques, rigides et mobiles les unes par rapport aux autres (documents 1 et 2).
Doc. 1 : Carte de la répartition mondiale
des séismes et des volcans (ils se superposent)
Doc. 2 : Les mouvements des plaques
tectoniques
Afin de mettre en évidence les mouvements horizontaux des plaques lithosphériques, quatre approches peuvent être utilisées. Elles permettent de calculer la vitesse de déplacement des plaques lithosphériques à la surface de la Terre et de déterminer leur sens de déplacement.
Durant la fin des années 1960, un programme de forages profonds a été entrepris afin d’explorer les fonds océaniques (programme JOIDES, Joint Oceanographic Institutions Deep Earth Sampling). Plus de 270 forages ont été réalisés et ont permis de dater les séries sédimentaires au contact du basalte.
On constate que l’âge des sédiments est d’autant plus élevé que l’on s’éloigne de la dorsale. Ces observations permettent de mettre en évidence les mouvements de divergence de part et d’autre de l’axe de la dorsale.
En utilisant cette donnée et la distance qui sépare le point de forage de la dorsale, il est aussi possible de calculer la vitesse de déplacement de la plaque lithosphérique à différentes périodes de l’histoire de la Terre.
Dans les années 1950, des mesures de l’intensité du champ magnétique océanique mettent en évidence l’existence d’anomalies magnétiques : des bandes parallèles à la dorsale d’anomalies positives et négatives alternent (document 3). L’exploitation des observations faites par Brunhes en 1906 sur l’inversion du champ magnétique dans les roches volcaniques terrestres permet alors de reconstituer la chronologie précise des inversions du champ magnétique terrestre. Ces données permettent de confirmer le calcul de la vitesse de déplacement des plaques lithosphériques de part et d’autre de la dorsale.
L’étude de la répartition des volcans à la surface de la Terre révèle que ces derniers sont en majorité alignés dans des zones étroites qui entourent les plaques lithosphériques. Toutefois, certains volcans sont localisés au centre des plaques lithosphériques formant des chaînes de volcans alignés, comme celle de Hawaï (document 4).
Grâce à l’étude de la position actuelle des volcans, il est possible de déterminer l’orientation ainsi que la vitesse du déplacement de la plaque. En effet, chaque volcan de la chaîne s’est formé au niveau d’un même point chaud, siège d’une remontée de magma provenant de la limite manteau-noyau.
Lors du déplacement de la plaque, le volcan s’éloigne du point chaud et un nouveau volcan peut alors se former. Il est possible de dater le basalte de chaque volcan. En utilisant cette donnée et la position du volcan par rapport au point chaud actif, on peut alors calculer la vitesse de déplacement de la plaque lithosphérique et déterminer son sens de déplacement.
Le système GPS (Global Positioning
System) est un système permettant la
géolocalisation d’un point à la
surface de la planète (document 5). Il
nécessite l’utilisation de
3 satellites.
Chaque satellite émet des ondes
électromagnétiques dont on connaît la
vitesse de déplacement. Ces ondes sont
émises selon une sphère qui entoure le
satellite. Le point à géolocaliser est
équipé d’un récepteur qui
capte les ondes émises par les satellites.
Le récepteur au sol mesure le temps de parcours de
l’onde électromagnétique émise
par le satellite. L’utilisation de
3 satellites permet un calcul très
précis de la position du récepteur à
la surface de la Terre (au millimètre
près).
L’utilisation du système GPS permet
aujourd'hui de suivre en temps réel le sens de
déplacement des plaques lithosphériques et
de calculer leur vitesse. Un grand nombre de stations
géodésiques sont réparties à
la surface de la Terre. Pour chaque station, le
système GPS permet de définir un vecteur
de déplacement qui indique l’orientation
du déplacement et est proportionnel à la
vitesse de déplacement.
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