Des plaques en mouvement à la surface terrestre

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L'étude des roches et des ondes sismiques a permis de construire un « modèle » de la Terre en profondeur. L'observation de la surface de la Terre, en particulier la localisation des zones actives (foyers de séismes et volcans) a conduit à découper cette surface en « plaques » mobiles les unes par rapport aux autres. Quels sont donc les mouvements de la partie superficielle de la Terre ? Quelle est la source d'énergie permettant ces mouvements ?
1. La mobilité des plaques
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La répartition mondiale des séismes
La répartition mondiale des séismes
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La répartition mondiale des volcans
La répartition mondiale des volcans
a) Qu'est-ce qu'une plaque ?
• La carte de répartition des grandes zones sismiques et volcaniques mondiales met en évidence de vastes surfaces peu ou pas actives, « les plaques », limitées par des frontières très actives, au niveau des dorsales, des fosses océaniques et des chaînes de montagnes.
• Une plaque correspond à une calotte sphérique de lithosphère rigide ; semblable à un morceau de coquille d'œuf, elle flotte sur l'asthénosphère plastique comme le morceau de coquille sur un blanc d'œuf à peine durci.
• La surface du globe est découpée en une douzaine de plaques lithosphériques de taille et de composition variables. En effet, une plaque lithosphérique peut être entièrement océanique (c'est le cas de la plaque Nazca) ou contenir à la fois des zones continentales et océaniques (comme la plaque nord-américaine).
b) Les mouvements horizontaux des plaques lithosphériques
Les mouvements entre les plaques ont lieu au niveau de leurs limites ou frontières. On définit trois types de frontières en fonction de la nature de ces mouvements : les frontières décrochantes, divergentes et convergentes.
• Les frontières décrochantes : les plaques glissent l'une contre l'autre au niveau d'une grande cassure de la lithosphère (ainsi la faille de San Andreas fait-elle remonter la presqu'île de la Californie vers le nord par rapport au reste des États-Unis).
• Les frontières divergentes : les plaques s'éloignent l'une de l'autre au niveau des dorsales océaniques. Le fossé de séparation ou rift est constamment comblé grâce au volcanisme basaltique sous-marin. L'apport de magma entraîne la formation de croûte océanique nouvelle : c'est le phénomène d'accrétion océanique. Son importance est considérable ; en effet, il a lieu sur plus de 6 000 km, le long des dorsales Atlantique, Indienne et Pacifique.
• Les frontières convergentes : les plaques se rapprochent l'une de l'autre. La plaque la plus lourde s'enfonce sous la plaque la plus légère : c'est le phénomène de subduction. Ainsi, les plaques océaniques, formées de basaltes et de péridotites lourdes, plongent sous les bordures des plaques continentales plus légères car de composition granitique. À la limite des deux plaques, la plaque plongeante déforme la bordure de la plaque plus légère et l'entraîne avec elle ; ainsi sont créées les fosses océaniques. La fosse située sur la bordure est de l'Amérique du Sud mesure plus de 5 000 mètres de profondeur, celle de la bordure ouest du Pacifique mesure plus de 9 000 mètres et la fosse des Mariannes atteint même 11 034 mètres !
c) Les mouvements verticaux des plaques lithosphériques
• Les plaques lithosphériques se trouvent sur un matériau plastique. Elles peuvent donc, sous l'influence de très grands poids, s'enfoncer légèrement dans l'asthénosphère. C'est le cas de la plaque Pacifique qui s'enfonce sous l'énorme volcan de Hawaï : 500 kilomètres de diamètre à la base, près de 10 000 mètres de hauteur totale.
• De même, lors des glaciations quaternaires, le poids des calottes glaciaires a provoqué l'enfoncement du nord de l'Eurasie, du Groenland et du Canada. Aujourd'hui, libérés de ce poids par la fonte des glaces, ces continents remontent lentement : 9 millimètres par an en moyenne pour la Scandinavie.
2. L'énergie interne de la Terre
a) Les sources d'énergie
• La principale source d'énergie provient de la désintégration naturelle d'éléments radioactifs tels l'uranium, le thorium, le potassium, présents dans toutes les enveloppes jusqu'au noyau. Cette énergie, de nature nucléaire, produit essentiellement de la chaleur.
• Une autre source d'énergie est la chaleur « primitive » de la Terre. Lors de sa formation dans le système solaire par agglomération de matières entrant en collision, il y a eu fusion sous la force des impacts. Depuis, la Terre s'est refroidie en surface, au contact de l'espace interplanétaire froid, mais le centre de la planète conserve des zones encore en fusion à plus de 3 000°C, à la limite du manteau et du noyau.
b) Les manifestations de l'énergie interne de la Terre
• Le flux géothermique est la quantité de chaleur émise et perdue par la Terre, par unité de surface. Il est perceptible et mesurable lorsque l'on s'enfonce dans la Terre à l'occasion de forages ou dans les mines : la température augmente avec la profondeur à raison de 30°C en moyenne par kilomètre. Le flux géothermique est beaucoup plus élevé au niveau des zones actives de la planète : dorsales océaniques et autres zones volcaniques.
• Les mouvements des plaques lithosphériques et les séismes constituent une autre forme de dissipation de l'énergie interne de la Terre : l'énergie thermique est ainsi transformée en énergie mécanique.
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