TECTONIQUE DES PLAQUES

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Les limites de la tectonique des plaques

La théorie de la tectonique des plaques rend compte de la plupart des phénomènes géologiques mais elle n'explique pas tout. On sait désormais que les plaques ne sont pas parfaitement rigides et qu'elles peuvent se déformer en certains endroits. Dans les océans, les zones affectées représentent environ 15 % de la superficie totale. La théorie n'est donc qu'une approximation. Dans certains cas, la déformation interne prend la forme d'extension sans relation évidente avec le mouvement général des plaques. Dans certains océans, au voisinage d'une zone de subduction ou d'une dorsale aux tracés complexes, de toutes petites plaques prennent parfois le relais des grandes plaques afin d'ajuster le déplacement d'ensemble aux irrégularités de la frontière. Ces « microplaques » n'ont qu'un rôle local et sont éphémères.

Mais les mouvements des plaques n’expliquent pas toute l'activité du globe terrestre. Les manifestations « anormales » les plus évidentes, mises en exergue en 1963 par Tuzo Wilson puis par Jason Morgan, sont les chaînes de volcans intraocéaniques, dont la plus célèbre s'étend des monts sous-marins de l’Empereur, au voisinage du Kamtchatka en Russie de l'Est, jusqu'à l'île d’Hawaii dans l'océan Pacifique. On peut y suivre une progression du volcanisme sur plus de 80 millions d'années jusqu'au très jeune volcan sous-marin Lōʻihi situé à l'avant de la chaîne à une trentaine de kilomètres de l’île d’Hawaii. Le fait que les volcans de cette chaîne soient plus récents que les fonds marins et éloignés des dorsales et zones de subduction montre qu'un phénomène indépendant de la tectonique des plaques est à l'œuvre. L'hypothèse la plus généralement acceptée est que le noyau terrestre, qui se refroidit aussi et qui cède de la chaleur au manteau profond, engendre des « bouffées » de matière chaude, appelées « panaches » en mécanique des fluides, qui remontent vers la surface et alimentent des volcans isolés (volcanisme dit de point chaud). En première approximation, les points chauds semblent fixes car leur chaîne de volcans est alignée avec le mouvement des plaques. Deux familles de mouvements convectifs coexistent donc sur Terre, correspondant à deux types d'anomalies de densité au sein du manteau. Le premier est associé à la perte de chaleur au niveau de la surface terrestre, qui crée de la matière froide et dense (la lithosphère). Il est responsable des mouvements des plaques. Le second est dû à la chaleur apportée par le noyau, qui crée de la matière chaude et légère à la base du manteau. Dans ce dernier cas, les mouvements prennent la forme de courants ascendants isolés, quasi cylindriques et de petites dimensions (environ 100 kilomètres de diamètre). Ces courants ascendants sont associés à des courants descendants qui se développent à leur périphérie et qui viennent compenser la quantité de matière qui s'élève.

Répartition des principaux points chauds

Dessin : Répartition des principaux points chauds

La plupart des points chauds se trouvent au sein même des plaques tectoniques, loin de leurs frontières. Le défilement de la plaque au-dessus du point chaud développe une chaîne volcanique allongée dans le sens du mouvement de la plaque. Les volcans sont de plus en plus anciens au fur et à... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les continents sont aussi affectés par des phénomènes énigmatiques. Au beau milieu de plusieurs d'entre eux, d'énormes volumes de magma ont été mis en place lors d’épisodes d'activité intense qui se sont prolongés pendant plusieurs dizaines de millions d'années. En pleine Amérique du Nord, par exemple, des magmas basaltiques se sont accumulés sur plus de dix kilomètres d'épaisseur sur une distance de plus de deux mille kilomètres, depuis l'Ontario, dans le Canada, jusqu'à l'Oklahoma, au sud des États-Unis, il y a 1 milliard d'années. C'est ce que l'on appelle un rift médio-continental (mid-continent rift). Dans les océans, on constate également la présence de grands plateaux basaltiques dus à une activité éruptive intense. Ceux-ci sont associés à des panaches anormalement puissants et on a postulé que les rifts médio-continentaux ont la même origine. En adoptant une perspective plus générale, on remarque que les volcans des différents points chauds n'ont ni les mêmes tailles ni les mêmes débits de lave, ce qui témoigne de mouvements de matière d'amplitudes très diverses dans le manteau.

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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
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Principe d’isostasie

Principe d’isostasie
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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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)
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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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 22 juin 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/tectonique-des-plaques/