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Vitesse de déplacement des plaques

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Objectif
Comment peut-on calculer la vitesse de déplacement des plaques lithosphériques ?
1. Utilisation du volcanisme de point chaud
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 1).

 
Doc. 1 : Mobilité des plaques lithosphériques au niveau des points chauds

Grâce à l’étude de la position actuelle des volcans, il est possible de déterminer l’orientation du déplacement de la plaque ainsi que sa vitesse de déplacement. En effet, chaque volcan de la chaîne s’est formé au niveau d’un même point chaud localisé dans l’asthénosphère. 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 distance qui sépare le volcan du point chaud actif, on peut alors calculer la vitesse de déplacement de la plaque lithosphérique aux différentes périodes.
2. Utilisation de la sédimentation océanique et du paléomagnétisme
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 qui ont permis de dater les séries sédimentaires au contact du basalte. En utilisant cette donnée et la distance qui sépare le point de forage de la dorsale, il est 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 s’alternent. 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.
3. Utilisation des données GPS
Le système GPS (Global Positioning System) est un système permettant la géolocalisation d’un point à la surface de la planète. 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.

 
Doc. 2 : Principe de la géolocalisation par GPS

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 mm 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.
L'essentiel
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
Ce dernier permet aujourd’hui de suivre en temps réel le déplacement des plaques (vitesse et orientation) grâce à la présence de stations géodésiques réparties à la surface de la Terre.

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