La Terre a t-elle toujours eu le même visage depuis ses origines, avec ses sept continents bien distincts, bordés par différents océans ? Ce n’est que récemment que nous avons découvert que ce n’était pas le cas ! La surface de notre planète évolue chaque jour, sous l’effet d’un processus prenant ses racines dans les profondeurs : la tectonique des plaques. Mais de quoi s’agit-il exactement ? Comment explique t-on que certains continents s’éloignent alors que d’autres se rapprochent ? Et surtout, comment ce mouvement se manifeste t-il en surface ? Dans cet article, nous faisons le point sur ce mécanisme perpétuel de la tectonique des plaques, une composante majeure de notre système Terre.
Qu’est-ce que la tectonique des plaques ?
À l’origine, il s’agit d’une théorie selon laquelle l’enveloppe supérieure terrestre serait divisée en plusieurs plaques animées par différents mouvements. Ces « plaques » se présentent sous la forme de grands blocs rigides, d’une épaisseur variable (entre 70 et 200 km) et flottent au-dessus d’une autre couche plus malléable : le manteau terrestre.
Comprendre la structure interne de la Terre
Pour bien comprendre le principe de la tectonique des plaques, revenons-en d’abord aux fondamentaux. Notre planète est composée de différentes couches aux caractéristiques variables :
- la croûte terrestre sur laquelle nous évoluons, essentiellement constituée de roches dures type basalte (croûte océanique) ou de granites (croûte continentale). Peu épaisse sous les océans (de 5 à 10 km), la croûte terrestre peut atteindre 80 km d’épaisseur au niveau des continents et des chaînes de montagnes les plus massives ;
- le manteau supérieur, avec une première enveloppe rigide (de 70 à 150 km de profondeur) et une couche plus ductile, jusqu’à 700 km de profondeur ;
- le manteau inférieur, rigide, jusqu’à 2200 km de profondeur ;
- le noyau externe, liquide, d’une épaisseur d’environ 2200 km. C’est cette partie du noyau qui est à l’origine du champ magnétique terrestre.
- enfin, le noyau interne, solide, dont le centre se trouve à 6370 km de profondeur.
Parmi ces couches, la lithosphère correspond à la croûte terrestre ainsi que la partie rigide du manteau supérieur. Elle représente donc l’enveloppe externe de la Terre, formée de roches très dures. L’asthénosphère se compose de la couche malléable du manteau supérieur ainsi que de la totalité du manteau inférieur.
Les mouvements des profondeurs à l’origine des plaques tectoniques
Nous avons donc une couche très rigide et froide (la lithosphère) qui repose sur une couche plus souple (l’asthénosphère). Au sein de cette dernière se forment des mouvements convectifs dus à la différence de température entre l’écorce terrestre et le centre de la Terre. Ce sont ces mouvements convectifs qui sont à l’origine de la fragilisation de la lithosphère et de son morcellement en plusieurs plaques.
On compte aujourd’hui une douzaine de plaques tectoniques, qui peuvent être elles-mêmes formées de plaques secondaires.
Aux frontières de celles-ci, on observe des mouvements ascendants (qui proviennent des profondeurs) faisant apparaître en surface des dorsales océaniques ou des rifts. D’autre part, des mouvements descendants (la croûte terrestre plonge vers le manteau) créent des zones de subduction. Ainsi, les plaques tectoniques se comportent comme de gigantesques tapis roulants, dont les mouvements recyclent à l’infini les sédiments de notre planète.
De la dérive des continents à la tectonique des plaques : une théorie récente
C’est au début du siècle dernier que l’on commence à émettre l’hypothèse d’un possible déplacement des continents. En 1912, Alfred Wegener, météorologiste allemand, formule une première théorie à ce sujet. Suite à de multiples observations cartographiques, et à certains rapprochements entre des espèces communes vivant sur des continents lointains, Wegener suppose que les continents se déplacent, ou plutôt s’éloignent les uns des aux autres. Il nomme sa théorie « la dérive des continents ». Cependant, face au manque d’arguments scientifiques permettant de l’expliquer de manière approfondie, la communauté scientifique s’en détourne.
Au début des années 1960, des expéditions sont lancées pour explorer le plancher océanique. L’observation des dorsales à plus de 2000 m de profondeur ainsi que des phénomènes géologiques qui s’y produisent ont permis l’émergence d’une nouvelle théorie : celle de l’expansion océanique. Proposée par Harry Hess, cette théorie est rapidement appuyée par plusieurs scientifiques américains, suite à l’étude de l’âge des sédiments de part et d’autres des dorsales. On découvre alors que plus on s’éloigne de celles-ci, plus l’âge des sédiments augmente.
Quelques années plus tard, c’est la théorie de la tectonique des plaques qui est largement reconnue par le corps scientifique. On préfère alors cette formulation à celle de la dérive des continents de Wegener, car celle-ci suppose que les continents flottent sur la croûte terrestre, ce qui, nous l’avons vu, est inexacte.
Évolution de la face de la Terre depuis 250 millions d’années
Partant de cette théorie, les scientifiques ont pu remonter les temps géologiques pour comprendre à quoi ressemblait la Terre il y a plusieurs millions d’années. Lorsque notre planète se forma, les plaques tectoniques n’existaient pas encore. On estime qu’il aura fallu un milliard d’années après sa création pour que la lithosphère commence à se fracturer et qu’apparaissent les premières plaques.
Il y a 250 millions d’années, nos sept continents étaient tous regroupés au sein d’un supercontinent appelé la Pangée. Ce supercontinent s’est ensuite morcelé, ce qui aboutit à l’apparition de deux autres continents :
- la Laurasie dans l’hémisphère nord, où se regroupent l’Europe, l’Asie et l’Amérique du Nord ;
- le Gondwana dans l’hémisphère Sud avec l’Amérique du Sud, l’Afrique, l’Inde, l’Australie et l’Antarctique.
La tectonique des plaques se poursuivant, nos continents actuels commencent à prendre forme. L’Amérique du Sud se détache de l’Afrique et l’Amérique du Nord de l’Europe il y a 145 millions d’années. Pendant ce temps, l’Australie et l’Antarctique migrent vers le pôle Sud, tandis que l’Inde se déplace vers le Nord et rentre finalement en collision avec l’Asie il y a 10 millions d’années. C’est d’ailleurs ce mouvement qui aboutit à l’apparition de la chaîne de l’Himalaya, le « toit du monde ».
Toutes les plaques tectoniques se déplacent à des vitesses différentes, atteignant quelquefois deux à trois centimètres par an. En modélisant l’ensemble de ces mouvements, certains scientifiques estiment que les continents pourraient à nouveau former un seul et unique continent, à l’horizon de 100 millions d’années. Une chose est sûre : la face de la Terre n’a pas fini d’évoluer !
Le mouvement des plaques à l’origine des aléas géologiques
À la surface, toute cette agitation n’est pas sans conséquences. En effet, le déplacement des plaques constitue la source des aléas géologiques que nous connaissons bien : les séismes, les tsunamis et les éruptions volcaniques.
Si l’on observe une carte montrant la localisation de ces aléas, on s’aperçoit, sans surprise, qu’ils coïncident presque parfaitement avec les limites des plaques tectoniques. La fameuse « ceinture de feu du Pacifique », zone d’activité géologique intense, suit les marges de la plaque Pacifique.
Les trois principaux mouvements le long des plaques engendrent des phénomènes distincts au niveau de leurs marges. Dans les zones de divergences, soit l’éloignement de deux plaques, on observe le phénomène d’accrétion : du magma en fusion remonte des profondeurs pour recréer de la croûte terrestre. C’est le cas notamment au niveau de la dorsale médio-atlantique où l’on retrouve une activité volcanique associée. Cette activité a notamment fait apparaitre une ile : l’Islande, bien connue pour ses paysages volcaniques époustouflants. Lorsque ce mouvement de divergence se produit au milieu d’un continent, la plaque continentale s’étire et s’effondre peu à peu pour faire naître un nouvel océan. C’est ce qui se passe actuellement en Afrique de l’Est, dans la Vallée du Grand-Rift.
Le mouvement inverse, celui du rapprochement entre les plaques, a pour conséquence deux phénomènes :
- La subduction, lorsqu’une plaque océanique plonge sous une plaque continentale. Les zones de subduction sont le théâtre de frictions entre les plaques, ce qui entraîne parfois un relâchement d’énergie que nous ressentons largement en surface : les séismes. La plus grande magnitude sismique jamais enregistrée a été mesurée au Chili en 1960, là où la plaque Nazca plonge sous la plaque sud-américaine. On trouve également une activité volcanique en marge de ces zones, car le magma remonte le long de certaines failles. Sans oublier que les zones de subduction sont le berceau majeur des tsunamis, si ce mouvement de friction a lieu au niveau d’une plaque océanique.
- L’orogenèse : lorsque deux plaques continentales entrent en collision, une chaîne de montagne se forme : c’est l’exemple de l’Himalaya qui continue toujours de s’élever, provoquant au passage quelques tremblements de terre.
Enfin, il arrive enfin que les plaques tectoniques entrent en contact selon un mouvement horizontal. On parle alors de coulissage ou de décrochement. Pour autant, ce mouvement ne s’effectue pas sans encombres, mais peut provoquer des séismes très violents même lorsqu’ils sont peu profonds. Le meilleur exemple est celui de la faille de San Andreas en Californie, qui se situe précisément sur une limite de plaque. Très étudiée, elle inquiète beaucoup les sismologues de cette région, qui attendent un séisme d’une magnitude élevée dans les prochaines années.
C’est donc bien le déchaînement des entrailles de la Terre qui provoque les aléas géologiques les plus impressionnants. Lorsque ceux-ci se produisent dans des zones densément peuplées, une catastrophe peut se profiler. Pour l’éviter, mieux vaut connaître leurs mécanismes et s’y préparer car la tectonique des plaques n’est pas prête de s’arrêter.
