TECTONIQUE DES PLAQUES

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La révolution de la tectonique des plaques

En 1960, tout est prêt pour l'émergence de la théorie de la tectonique des plaques. Pour confirmer que l'expansion des fonds océaniques a bien lieu, il faut mesurer à quelle vitesse elle se produit et identifier le mécanisme physique qui en est responsable.

Confirmation de l'expansion des fonds océaniques

L'exploration géophysique des océans repose sur plusieurs méthodes parmi lesquelles la mesure du champ magnétique se révélera la plus féconde. En tout endroit, le champ magnétique local est constitué d'une composante « dynamique », créée par un mécanisme de dynamo dans le noyau de notre planète, et d’une composante fossile (dite « rémanente ») due à l'aimantation figée dans les roches depuis que celles-ci se sont formées. Frederick Vine (né en 1939) et Drummond Matthews (1931-1997), géophysiciens anglais, remarquent en 1963 que le champ magnétique oscille lorsque l'on s'éloigne d'une dorsale océanique. La composante dynamique du champ est uniforme à l'échelle de la zone de mesure et les variations observées du champ – appelées anomalies selon la terminologie géophysique – ne peuvent être expliquées que par des changements de la composante rémanente. Ces fluctuations suivent des bandes parallèles à la dorsale océanique et sont distribuées symétriquement de part et d'autre de celle-ci. Pour rendre compte de ces observations, il faut faire appel au comportement du champ magnétique terrestre, dont la polarité s'inverse de temps en temps. C'est ainsi que, par moment, le pôle Nord magnétique se retrouve au sud et vice versa. Ces inversions ont été découvertes au début du xxe siècle par le Français Bernard Brunhes (1867-1910) et le Japonais Motonori Matuyama (1884-1958) qui avaient constaté que certaines coulées de lave révélaient une aimantation opposée à celle du champ magnétique actuel. On a pu dater par la suite ces changements de polarité, qui surviennent en dehors de tout rythme déterminé.

Pour Vine et Matthews, l'aimantation des basaltes du plancher océanique alterne entre des valeurs positives, avec des pôles magnétiques fossiles identiques à ceux d'aujourd'hui (le Nord magnétique étant proche du Nord géographique et le Sud magnétique proche du Sud géographique), et des valeurs négatives, pour des pôles magnétiques fossiles inversés (le pôle Nord magnétique étant alors proche du pôle Sud géographique et vice versa). Les laves basaltiques émises à l'axe d'une dorsale accompagnent la création d'une nouvelle portion de plancher océanique qui écarte la précédente et vient prendre sa place. Dans ces conditions, elles ne se déposent pas sur les coulées plus anciennes, comme c’est le cas sur les volcans, mais à côté d'elles. Les fonds marins se comportent ainsi comme un « film » qui enregistre les soubresauts de la dynamo terrestre en défilant à partir d'une dorsale.

À cette époque, on a compris que les basaltes proviennent de la fusion du manteau. L'information supplémentaire, et cruciale, apportée par Vine et Matthews est le temps. En retrouvant les séquences d'inversion du champ magnétique dans le plancher océanique, on peut dater celui-ci. Ce sont des mesures magnétiques qui conduisent à une carte des âges des fonds océaniques. En outre, connaissant la distance d'une anomalie à la dorsale, on peut mesurer la vitesse d'expansion. Pour mesurer l'ampleur de cette avancée scientifique, il suffit de penser au nombre d'échantillons des fonds marins qu'il aurait fallu prélever et dater avec des méthodes isotopiques pour arriver au même résultat.

Les plaques et les mouvements sur une sphère

Grâce aux anomalies magnétiques des fonds marins, la vitesse d'expansion des océans est rapidement mesurée dans tous les océans et dans différents segments de dorsales. On ne peut imaginer que chaque point d'un océan est libre de bouger indépendamment de ses voisins et l'étape suivante consiste à déterminer les blocs qui se déplacent de manière cohérente, que l'on appellera des « plaques ».

À la surface d'une sphère, une plaque rigide – on devrait plutôt d’ailleurs parler de calotte rigide à cause de la courbure de la surface terrestre – ne se déplace pas selon une translation mais selon une rotation. En chacun de ses points, la direction du mouvement et la valeur de la vitesse sont prédites par un théorème du mathématicien suisse Leonhard Euler (1707-1783). Selon ce théorème, le mouvement d'un ensemble rigide à la surface d'une sphère est [...]

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Recherches en sciences de la Terre ayant permis l’avènement de la tectonique des plaques

Recherches en sciences de la Terre ayant permis l’avènement de la tectonique des plaques
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Principe d’isostasie

Principe d’isostasie
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Rassemblement des continents de part et d’autre de l’Atlantique à la fin du Paléozoïque (il y a environ 250 millions d’années)

Rassemblement des continents de part et d’autre de l’Atlantique à la fin du Paléozoïque (il y a environ 250 millions d’années)
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Modèle synthétique de la structure et de l’expansion des fonds océaniques proposé par Harry Hess en 1954

Modèle synthétique de la structure et de l’expansion des fonds océaniques proposé par Harry Hess en 1954
Crédits : Harry Hess ; traduction : EUF

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Écrit par :

  • : professeur à l'université de Paris et à l'Institut de physique du globe de Paris, membre de l'Académie des sciences

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Pour citer l’article

Claude JAUPART, « TECTONIQUE DES PLAQUES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/tectonique-des-plaques/