La tectonique des plaques

L’enveloppe rigide de la Terre, la lithosphère, n’est pas d’un seul tenant : elle est fragmentée en une quinzaine de grandes plaques et de nombreuses microplaques, qui s’écartent, se rapprochent ou coulissent les unes contre les autres. Ces mouvements, lents à l’échelle humaine (à peu près la vitesse de pousse des ongles), ont dessiné en centaines de millions d’années la carte des continents et des océans. C’est la théorie unificatrice des sciences de la Terre, établie à la fin des années 1960.

De la dérive des continents à la tectonique des plaques

L’intuition de Wegener

Dès le XVIIe siècle, on remarque que les côtes de l’Amérique du Sud et de l’Afrique s’emboîtent comme des pièces de puzzle. En janvier 1912, le météorologue allemand Alfred Wegener présente l’hypothèse de la dérive des continents, développée dans son livre La Genèse des continents et des océans (1915). Il avance plusieurs arguments :

• l’emboîtement des côtes et des plateaux continentaux ;
• des fossiles identiques de part et d’autre de l’Atlantique, comme le reptile Mesosaurus ou la plante Glossopteris ;
• la continuité de chaînes de montagnes et de formations rocheuses anciennes ;
• des traces d’anciennes glaciations en Inde, en Afrique et en Australie, aujourd’hui sous les tropiques.

Selon lui, tous les continents formaient autrefois un supercontinent unique, la Pangée. Mais il ne peut pas expliquer quelle force déplace les continents, et sa théorie est rejetée par la plupart des géologues. Il meurt en 1930 lors d’une expédition au Groenland.

La confirmation dans les années 1960

L’exploration des fonds océaniques après la Seconde Guerre mondiale apporte les preuves manquantes :

Les principales plaques

S’y ajoutent des plaques plus petites : Nazca, Cocos, Caraïbes, Arabique, Philippine, Juan de Fuca, Scotia, ainsi que de nombreuses microplaques. La France métropolitaine se trouve sur la plaque eurasienne ; les Antilles françaises, à la limite entre les plaques nord-américaine et caraïbe, sont exposées aux séismes et aux volcans.

Les trois types de limites de plaques

1. Limites divergentes : les plaques s’écartent

Au niveau des dorsales océaniques, le manteau remonte, fond partiellement et forme une nouvelle croûte océanique. L’Atlantique s’élargit ainsi d’environ 2 à 3 cm par an. L'Islande est une portion de dorsale émergée. Sur les continents, l’écartement crée des rifts, comme le rift est-africain, où l’Afrique commence à se fracturer.

2. Limites convergentes : les plaques se rapprochent

• Subduction : la plaque océanique, plus dense, plonge sous l’autre plaque dans le manteau. Il se forme une fosse océanique (la fosse des Mariannes atteint environ 10 935 m de profondeur, le point le plus bas des océans), des séismes très puissants et des chaînes de volcans explosifs, comme la ceinture de feu du Pacifique (Andes, Japon, Indonésie).
• Collision : quand deux continents se rencontrent, aucun ne s’enfonce facilement, et la croûte se plisse et s’épaissit en chaîne de montagnes. L'Himalaya naît de la collision de l’Inde avec l’Asie, commencée il y a environ 50 millions d’années ; les Alpes, du rapprochement de l’Afrique (et de la microplaque adriatique) et de l’Europe.

3. Limites transformantes : les plaques coulissent

Deux plaques glissent latéralement l’une contre l’autre le long de grandes failles, sans création ni destruction de croûte. La faille de San Andreas, en Californie, en est l’exemple le plus connu ; la faille nord-anatolienne, en Turquie, aussi. Ces limites produisent des séismes fréquents.

Qu’est-ce qui fait bouger les plaques ?

La force motrice vient de la chaleur interne de la Terre et de la gravité :

• la traction de la plaque plongeante (slab pull) : dans une zone de subduction, la lithosphère froide et dense qui s’enfonce tire le reste de la plaque. C’est considéré comme le moteur principal ;
• la poussée à la dorsale (ridge push) : la lithosphère glisse sur les flancs surélevés de la dorsale ;
• la convection du manteau, qui évacue la chaleur interne (voir structure de la Terre).

Les plaques se déplacent de 1 à 10 cm par an environ. Les plus rapides sont des plaques océaniques du Pacifique ; l’Europe et l’Amérique du Nord s’éloignent d’environ 2,5 cm par an.

L’histoire des continents

Ces mouvements ont profondément influencé le climat, la circulation océanique et l'évolution des espèces, en isolant ou en réunissant des populations. La répartition des marsupiaux, présents surtout en Australie, en est un exemple. Voir aussi l'échelle des temps géologiques.

Questions fréquentes

Combien y a-t-il de plaques tectoniques ?

On compte généralement sept grandes plaques (ou huit si l’on sépare indienne et australienne), une dizaine de plaques moyennes et de nombreuses microplaques. Le nombre exact dépend du niveau de détail retenu.

Les continents bougent-ils encore ?

Oui, en permanence, de quelques centimètres par an. Les récepteurs GPS permettent de mesurer ces mouvements au millimètre près, et les cartes géodésiques doivent en tenir compte.

Quelle est la différence entre dérive des continents et tectonique des plaques ?

La dérive des continents, proposée par Wegener en 1912, affirmait que les continents se déplacent, sans en expliquer le mécanisme. La tectonique des plaques, établie dans les années 1960, montre que ce sont des plaques lithosphériques entières, continents et fonds océaniques compris, qui bougent, et explique pourquoi.

Pourquoi y a-t-il des séismes en France ?

La France métropolitaine est à l’intérieur de la plaque eurasienne, mais elle subit les contraintes du rapprochement de l’Afrique et de l’Europe, qui se répercutent sur d’anciennes failles. La sismicité y est modérée, plus forte dans les Pyrénées, les Alpes et la Provence. Les Antilles, situées sur une zone de subduction, sont beaucoup plus exposées.