Les plaques et leur vitesse

Le fond de l’Atlantique s’élargit d’environ 2.5 cm par an, soit 25 km en un million d’années.

Une enveloppe fragmentée

Selon la théorie de la tectonique des plaques, l’enveloppe externe rigide de la Terre est fragmentée en une douzaine ou plus de grandes et petites plaques qui se déplacent les unes par rapport aux autres. Le BGS compte environ 15 grandes plaques. Certaines, comme la plaque pacifique, portent presque uniquement du fond océanique. D’autres transportent des continents entiers avec les fonds marins qui les entourent : la plaque nord-américaine s’étend de la Californie au milieu de l’Atlantique. Une plaque n’est pas un continent. C’est un morceau de lithosphère ; le littoral marque simplement l’endroit où sa surface dépasse le niveau de la mer.

L’essentiel de l’activité se concentre aux limites. L’USGS distingue les limites divergentes, où les plaques s’écartent et où une nouvelle croûte se forme ; les limites convergentes, où la croûte est détruite lorsqu’une plaque plonge sous une autre ; les limites transformantes, où les plaques coulissent sans création ni destruction de croûte ; et de larges zones de limites plus complexes, comme la Méditerranée et les Alpes. Les trois unités suivantes abordent tour à tour les principaux types.

Des centimètres par an

Les plaques avancent lentement à l’échelle humaine, mais vite à l’échelle géologique. L’USGS donne une vitesse moyenne d’expansion d’environ 2.5 cm par an pour la dorsale médio-atlantique, de moins de 2.5 cm par an pour la dorsale arctique et de plus de 15 cm par an pour la dorsale est-pacifique près de l’île de Pâques. Le long de la faille de San Andreas, la plaque pacifique coulisse contre la plaque nord-américaine à environ 5 cm par an. Sur de longues durées, ces petits déplacements s’additionnent. À 2.5 cm par an, l’Atlantique s’élargit de 25 km en un million d’années. Au cours des 100 à 200 millions d’années d’expansion de ses fonds, un étroit bras de mer est ainsi devenu un océan de plusieurs milliers de kilomètres de large.

Comment connaît-on ces vitesses ? On dispose de deux horloges. La première se trouve dans les roches. Les fonds océaniques enregistrent les inversions du champ magnétique terrestre sous forme de bandes. Comme on connaît l’âge de chaque inversion, la distance entre la dorsale et une bande donne une vitesse moyenne sur des millions d’années. Des formations rocheuses d’âge connu décalées de part et d’autre d’une faille permettent le même calcul. La seconde horloge est dans l’espace. Depuis la fin des années 1970, les méthodes satellitaires, surtout le GPS, mesurent à répétition les distances entre des stations séparées de centaines ou de milliers de kilomètres. L’USGS souligne que les vitesses mesurées sur quelques années concordent bien avec les moyennes établies sur des millions d’années.

Ce qui les fait avancer

Sous les plaques, le manteau chaud est animé d’une lente convection : la matière chaude monte et la matière refroidie descend. On l’a longtemps représenté comme un tapis roulant entraînant les plaques. Le BGS cite trois forces proposées : la convection mantellique ; la poussée de la dorsale, où une plaque neuve et chaude, surélevée, glisse en s’éloignant de la dorsale ; et la traction de la plaque plongeante, où une plaque ancienne, froide et dense s’enfonce dans une zone de subduction et entraîne le reste. Des travaux cités par le BGS montrent que les plaques dont une plus grande part des limites s’enfonce avancent plus vite. La traction de la plaque plongeante serait donc le moteur principal, aidée par la poussée de la dorsale. C’est la question à laquelle Alfred Wegener ne pouvait pas répondre en 1912, et certains aspects restent débattus.