Mobilité des plaques

La lithosphère est découpée en plaques qui se déplacent les unes par rapport aux autres. Une plaque associe la croûte et une partie du manteau supérieur rigide. Elle peut porter un continent, un océan ou les deux. Les limites ne suivent donc pas systématiquement les côtes. L’essentiel de la déformation se concentre aux frontières, même si des séismes et des déformations peuvent aussi survenir à l’intérieur.

La répartition des séismes aide à repérer les limites. On la confronte aux reliefs, au volcanisme et aux mouvements mesurés. Les dorsales correspondent à des limites divergentes où les plaques s’écartent. Les zones de convergence rapprochent deux plaques, avec subduction ou collision selon les contextes. Les limites transformantes correspondent principalement à un coulissage relatif.

Une carte des séismes ne donne pas directement une vitesse. Une carte de volcanisme ne suffit pas non plus à délimiter toutes les plaques, car certaines limites n’ont pas de volcanisme important. Il faut croiser les indices et prendre en compte la profondeur des foyers. Une limite peut être étalée sur une zone de déformation, plutôt que réduite à un trait parfaitement fin.

La croûte océanique se forme au voisinage des dorsales puis s’en éloigne. Les roches sont généralement plus jeunes près de l’axe et plus anciennes à mesure que l’on s’en écarte. Les sédiments déposés sur cette croûte peuvent également fournir des repères d’âge. L’âge du sédiment le plus ancien conservé constitue un indice, à interpréter en tenant compte d’éventuelles lacunes de dépôt.

Les basaltes contiennent des minéraux capables d’enregistrer une direction d’aimantation lors de leur refroidissement. Le champ magnétique terrestre a connu des inversions de polarité. L’alternance des enregistrements crée des bandes d’anomalies magnétiques que l’on peut comparer à une chronologie de référence. Les bandes de part et d’autre d’une dorsale présentent souvent une organisation symétrique.

L’anomalie magnétique correspond à un écart du champ mesuré à une référence. Une bande positive n’indique pas une masse de roche plus importante, et une bande négative n’est pas une absence de magnétisme. Les largeurs des bandes dépendent à la fois de la durée des intervalles de polarité et de la vitesse d’expansion. Des bandes de largeur différente ne prouvent donc pas automatiquement une variation de vitesse.

La géodésie suit la position de stations au cours du temps, notamment grâce aux systèmes de positionnement par satellites comme le GPS. Les données fournissent des composantes de déplacement dans un référentiel défini. La pente d’une courbe position–temps donne une vitesse moyenne sur la durée observée. Les mesures peuvent présenter du bruit, des variations saisonnières ou des ruptures liées à un séisme.

Une vitesse est un vecteur : elle possède une direction, un sens et une valeur. Une composante vers l’est ne décrit pas à elle seule le déplacement horizontal total si une composante vers le nord existe aussi. Pour comparer deux stations, elles doivent être exprimées dans le même référentiel. La vitesse relative s’obtient en comparant leurs composantes, et non en additionnant systématiquement leurs valeurs.

Un alignement volcanique associé à un point chaud peut enregistrer le mouvement d’une plaque au-dessus d’une source de magmatisme. Si l’âge des édifices augmente dans une direction, cette progression peut indiquer le sens du déplacement passé. Le calcul suppose une source suffisamment stable dans le référentiel utilisé et des âges pertinents. Tous les alignements volcaniques ne s’expliquent pas automatiquement par ce modèle.

Les mesures GPS décrivent quelques années ou décennies, tandis que les roches et les anomalies magnétiques intègrent des durées beaucoup plus longues. Une vitesse moyenne sur plusieurs millions d’années peut différer de la vitesse actuelle. Ce n’est pas nécessairement une contradiction : le mouvement peut avoir changé. Il faut aussi tenir compte des incertitudes sur les distances, les âges et le modèle retenu.

Les données thermiques apportent un autre indice. Le flux géothermique est souvent important près des dorsales, où la lithosphère est jeune et chaude. Son interprétation dépend néanmoins de la circulation de l’eau et du contexte local. La sismicité, le flux, le relief, l’âge et les vitesses donnent ensemble une image plus robuste qu’un seul marqueur.

Le déplacement des plaques s’inscrit dans la convection du manteau, dont les plaques font partie. Il ne faut pas imaginer des continents flottant seuls sur une mer de magma. La lithosphère entière se déplace et peut s’enfoncer dans les zones de subduction. Les mécanismes précis de création et de recyclage sont étudiés dans les chapitres suivants.

Poursuis par la divergence des plaques pour comprendre la formation de nouvelle lithosphère. La rubrique S’entraîner permet de travailler les conversions et les vecteurs de déplacement.