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Modèle géométrique : en plaque rigide

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Objectif

La lithosphère est constituée de la croûte terrestre et de la partie supérieure du manteau supérieur. Elle se divise en plaques.
Quelle est l'organisation des plaques de la lithosphère ? Comment se déplacent-elles sur une Terre sphérique ?

1. Une lithosphère découpée en plaques rigides

L'étude de la répartition des phénomènes géologiques, volcanisme et séismes, permet de penser que la lithosphère est découpée en plaques. Cependant les frontières de ces dernières ne coïncident pas avec les limites océan-continent. En effet, une plaque peut entièrement soutenir du plancher océanique ou de la croûte continentale ou les deux en même temps.
Ces plaques lithosphériques sont caractérisées par une activité géologique peu importante, mais sont bordées de frontières étroites géologiquement actives.

Ces plaques se déplacent les unes par rapport aux autres et changent sans cesse de superficie. Leurs mouvements et leurs modifications dépendent des phénomènes intervenant à leurs limites.

2. Les 3 types de frontières de plaques

a. Les dorsales, zones de divergence

Les dorsales sont des reliefs océaniques caractérisés par une activité magmatique. Elles sont de deux types :
– soit c'est une crête axiale avec activité volcanique bordée par des flancs en pente douce (à l'est de la plaque Pacifique)
– soit c'est une vallée axiale profonde, appelée rift (dans l'océan Atlantique). La zone d'activité magmatique, localisée dans l'axe de la dorsale, y est plus ou moins importante.
L'activité magmatique au niveau des dorsales est responsable d'un mouvement de divergence des plaques qui tendent à s'éloigner de part et d'autre de ces dorsales.

Doc. 1 : Schématisation d'une dorsale océanique en crête axiale.

b. Des frontières convergentes

L'étude de l'activité sismique au niveau de certaines limites de plaques révèle l'existence de frontières convergentes.
Certaines zones montrent en effet une activité sismique à des profondeurs inhabituelles (jusqu'à 700 km). La présence de ces séismes ne peut s'expliquer que par la présence de matériel solide en profondeur. Ces données mettent en évidence la présence de zones de subduction, caractérisées par la plongée d'une plaque rigide dans l'asthénosphère et témoignant de mouvements de convergence au niveau des plaques. Cette convergence s’illustre également au niveau des chaînes de montagne, véritables zones de collision entre plaques continentales dont l’intense activité sismique témoigne des mouvements.
Lors de la rencontre de deux plaques océaniques, on a formation d’un arc volcanique.

Doc. 2 : Une zone de subduction.

c. Les failles transformantes, zones de coulissage

Certaines zones du globe sont en mouvement bien qu’elles ne soient ni des zones de divergence, ni des zones de convergence. Les mouvements des plaques à leur niveau se traduisent par des coulissages horizontaux réalisés au niveau de failles, véritables fractures de la lithosphère. Les deux plaques se déplacent en sens inverse de part et d’autre de ces failles qualifiées de transformantes.

Doc. 3 : Schéma d’une faille transformante.

3. Des plaques rigides en rotation sur une sphère : la Terre

Les plaques lithosphériques sont toujours en mouvement, elles sont rigides et se déplacent sur une sphère.
C’est la découverte des failles transformantes dans les années 60 qui a permis de comprendre leur déplacement relatif.
Ces failles découpent en segments parallèles entre eux, les dorsales océaniques et permettent ainsi aux plaques de coulisser les unes par rapport aux autres sur une sphère. Le volume de la Terre restant constant : si 2 plaques s’écartent au niveau d’une dorsale, 2 autres entreront en subduction ou collision ailleurs sur le globe.
Chaque plaque a donc un mouvement de rotation qui explique la théorie de la tectonique des plaques.

Doc. 4 : Carte des fonds océanique et détail d’une faille transformante au niveau de la dorsale océanique Atlantique (flèches rouges : coulissage ; flèches vertes : expansion, divergence)

Doc. 5 : Modélisation du mouvement de rotation de plaques grâce aux failles transformantes.

L'essentiel

La surface de la Terre est découpée en plaques lithosphériques rigides. Ces plaques reposent sur un manteau plus ductile permettant ainsi leur mobilité grâce aux mouvements de convection dans ce manteau. La Terre étant ronde, ces plaques sont en rotation les unes par rapport aux autres au niveau des failles transformantes. La découverte de ces dernières a permis l’énoncé de la théorie de la tectonique des plaques. Les frontières entre ces plaques sont de 3 types : convergentes, divergentes, coulissantes.

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