Mouvements horizontaux des plaques : Déplacements de plaques lithosphériques à la surface de la Terre, caractérisés par leur translation latérale (voir aussi "divergence lithosphérique"). Ces mouvements sont attestés par diverses méthodes de détection, notamment le paléomagnétisme et le positionnement par satellites.
Divergence lithosphérique : Mouvement de deux plaques s’éloignant l’une de l’autre. Ce mouvement horizontal entraîne la formation de nouvelles croûtes océaniques au niveau des dorsales, par expansion océanique, et est mis en évidence par la symétrie des anomalies magnétiques de part et d’autre de la dorsale.
Expansion océanique : Processus par lequel la croûte océanique se forme et s’éloigne des dorsales, résultant de la divergence lithosphérique. Elle est confirmée par la mise en évidence par paléomagnétisme et par l’étude des sédiments marins.
Mise en évidence par paléomagnétisme : Technique qui consiste à analyser l’aimantation enregistrée dans les roches refroidies, notamment le basalte, pour détecter des inversions du champ magnétique terrestre. La répartition symétrique des anomalies magnétiques de part et d’autre des dorsales témoigne de l’expansion océanique.
Vitesse de divergence : Taux auquel deux plaques s’éloignent l’une de l’autre, calculé à partir de la datation des bandes magnétiques et de leur distance à la dorsale. Elle permet de quantifier la rapidité du mouvement des plaques.
Rôle des failles normales : Failles géologiques associées aux zones de divergence, où la croûte s’étire et s’amincit. Elles sont un indice tectonique d’une zone de divergence, que ce soit sur continent (rift) ou en milieu océanique (dorsale).
La caractérisation de la cinématique des plaques repose sur plusieurs méthodes, notamment le paléomagnétisme, qui montre la symétrie des anomalies magnétiques autour des dorsales, et les techniques modernes de positionnement par satellites (GPS, lasers), qui permettent d’observer directement les mouvements horizontaux.
La mise en évidence par paléomagnétisme repose sur le fait que lorsque les basaltes se refroidissent, ils enregistrent l’aimantation du champ magnétique de l’époque, permettant de reconstituer la direction et la vitesse de divergence.
La vitesse de divergence est calculée à partir de la datation des bandes magnétiques et de leur distance à la dorsale, avec des valeurs typiques de plusieurs cm/an.
Les points chauds, fixes par rapport aux plaques, offrent une autre preuve du déplacement des plaques, en laissant des alignements volcaniques témoignant de la direction du mouvement.
La libération d’énergie thermique à la surface, notamment au niveau des dorsales, est liée à l’activité sismique et volcanique, et est accentuée par la présence de failles normales dans les zones de divergence.
La formation de la croûte océanique résulte d’un amincissement de la lithosphère lors de divergence, avec une fusion partielle du manteau asthénosphérique sous l’effet de la décompression, produisant des basaltes.
En s’éloignant de la dorsale, la lithosphère se refroidit, s’épaissit, et sa densité augmente, ce qui peut conduire à son enfoncement dans l’asthénosphère, initiant le processus de subduction.
Les mouvements horizontaux des plaques, notamment la divergence lithosphérique, sont à la base de l’expansion océanique, confirmée par la symétrie des anomalies magnétiques et la vitesse de divergence, et sont associés à des failles normales qui témoignent de l’étirement de la croûte.
Méthodes de détection des mouvements de plaques : Techniques permettant d’observer et de mesurer directement ou indirectement la mobilité des plaques lithosphériques, notamment par l’étude de leur déplacement, leur vitesse ou leur direction.
Utilisation du GPS : Application du système de positionnement par satellites pour suivre en temps réel la position précise de points fixés sur la surface terrestre, permettant de quantifier le déplacement des plaques avec une grande précision.
Techniques par satellites et lasers : Méthodes modernes utilisant des satellites ou des lasers (ex : laser à distance) pour mesurer avec précision la position et le déplacement des points à la surface terrestre, confirmant la cinématique des plaques.
Étude de l'âge des sédiments marins : Analyse de l’épaisseur et de l’ancienneté des sédiments en contact avec la croûte océanique, montrant que plus on s’éloigne de la dorsale, plus les sédiments en contact sont anciens, ce qui témoigne de l’expansion océanique.
Observation des points chauds : Surveillance de remontées de magma fixes sous la croûte terrestre, dont l’alignement des volcans permet de reconstituer la direction et la vitesse du déplacement des plaques au-dessus de ces points.
Signification du flux géothermique : Étude du transfert thermique à la surface terrestre, avec un flux élevé au niveau des dorsales et des sources hydrothermales, et un flux minimal en fosse de subduction, indicateurs de l’activité tectonique et thermique de la lithosphère.
La mise en évidence des mouvements horizontaux des plaques repose sur plusieurs méthodes, notamment le paléomagnétisme, le positionnement par satellites, et l’étude de l’âge des sédiments marins.
Le paléomagnétisme montre que les basaltes refroidis enregistrent l’aimantation du champ magnétique de leur époque, permettant de déduire la symétrie des anomalies magnétiques de part et d’autre des dorsales, témoignant de l’expansion océanique (voir activité paléomagnétisme).
L’utilisation du GPS et des techniques laser confirme directement la cinématique des plaques, en mesurant leur déplacement et leur vitesse.
L’étude de l’âge des sédiments montre que la croûte s’éloignant de la dorsale est plus ancienne, renforçant la théorie de l’expansion océanique.
Les points chauds, tels que Hawaii, sont fixes et leur alignement de volcans indique la direction du déplacement de la plaque.
Le flux géothermique varie selon la zone : fort au niveau des dorsales et des sources hydrothermales, minimal en fosse de subduction, ce qui reflète l’activité thermique et tectonique.
Les méthodes modernes comme le GPS, combinées à l’étude du paléomagnétisme et des sédiments, permettent de mesurer et de confirmer la mobilité des plaques lithosphériques, leur vitesse et leur direction, tout en étant complétées par l’observation des points chauds et du flux géothermique.
Formation de la croûte océanique : Processus par lequel la croûte océanique se crée principalement lors de la divergence des plaques, par fusion partielle du manteau asthénosphérique, donnant naissance à des roches magmatiques comme le basalte. La cristallisation de ces magmas forme la nouvelle lithosphère océanique.
Fusion partielle à la dorsale : Mécanisme où, lors de la divergence des plaques, l’amincissement de la croûte et la remontée du manteau asthénosphérique provoquent une décompression, entraînant une fusion partielle des péridotites. Cette fusion génère des basaltes et des gabbros.
Remontée du manteau asthénosphérique : Mouvement ascendant du manteau supérieur ductile, qui se produit lors de l’amincissement de la lithosphère à la dorsale. Elle favorise la fusion partielle et la formation de magma.
Roches magmatiques de la dorsale : Roches issues de la cristallisation du magma formé lors de la fusion partielle à la dorsale, principalement des basaltes en surface et des gabbros en chambre magmatique.
Différences entre dorsale rapide et lente : La dorsale rapide (ex : Océan Pacifique) présente une activité magmatique intense, une croûte plus épaisse, et une vitesse de divergence plus élevée. La dorsale lente (ex : Océan Atlantique) a une activité magmatique moindre, une croûte plus fine, et une divergence plus lente.
Métamorphisme hydrothermal : Transformation minéralogique des roches de la lithosphère océanique sous l’effet de l’eau de mer infiltrée via les fractures, entraînant l’hydratation des minéraux, notamment lors de l’éloignement de la dorsale.
La formation de la croûte océanique résulte de la fusion partielle du manteau lors de la divergence des plaques, avec amincissement de la croûte et remontée du manteau asthénosphérique.
La fusion partielle génère des basaltes en surface, tandis que la cristallisation dans la chambre magmatique forme des gabbros.
La lithosphère océanique s’épaissit par refroidissement et épaississement de ses roches, augmentant sa densité avec l’âge.
Lors de l’éloignement de la dorsale, les roches subissent un métamorphisme hydrothermal, modifiant leur composition minéralogique (ex : gabbros en métagabbros, péridotites en serpentinites).
La densité de la lithosphère océanique augmente avec le temps, ce qui peut conduire à son enfoncement dans l’asthénosphère, phénomène favorisant la subduction.
La différence entre dorsale rapide et lente influence l’activité magmatique, la composition des roches, et l’épaisseur de la croûte formée.
La formation de la croûte océanique résulte d’un processus de fusion partielle du manteau lors de la divergence des plaques, avec des caractéristiques variables selon la vitesse de la dorsale, et elle évolue par métamorphisme hydrothermal, augmentant en densité avec l’âge jusqu’à son enfoncement en subduction.
Points chauds : Remontées de magma profond, fixes dans le temps, qui créent des volcans alignés. Leur fixité permet de reconstituer la direction du déplacement de la plaque au-dessus d’eux. Exemple : Hawaii, Midway. (source : activité sur Hawaii, âge des volcans, alignement des volcans, direction, vitesse)
Remontées de magma fixes : Concept selon lequel certains foyers de magma, tels que les points chauds, restent immobiles dans le manteau profond, tandis que la plaque lithosphérique se déplace au-dessus. (source : activité sur points chauds, alignement des volcans)
Alignement des volcans : Disposition linéaire des volcans formés par un point chaud fixe, témoignant du déplacement de la plaque. La position des volcans indique la direction du mouvement. (source : exemples Hawaii, Midway, étude de l’alignement)
Vitesse de déplacement des plaques : Calculée à partir de l’âge et de la position des volcans sur la ligne de points chauds, exprimée en cm/an. Elle permet de quantifier la rapidité du déplacement de la plaque lithosphérique. (source : données sur Hawaii, Midway, vitesse)
Exemples : Hawaii, Midway : Volcans formés par des points chauds, dont l’âge et la position permettent de reconstituer la direction et la vitesse de déplacement de la plaque. (source : exemples précis dans le contenu source)
La fixité des points chauds est essentielle pour utiliser leur alignement comme repère du déplacement de la plaque. La datation des volcans permet de déterminer la vitesse de déplacement en calculant la distance entre deux volcans et leur âge respectif.
La méthode d’utilisation des points chauds pour reconstituer la direction repose sur l’hypothèse que le point chaud est immobile sur une période d’au moins 3 millions d’années.
La datation des volcans (ex : Hawaii, Midway) montre une progression de l’âge, permettant de déduire la direction du mouvement de la plaque.
La vitesse de déplacement est calculée en divisant la distance entre deux volcans par la différence d’âge, exprimée en cm/an.
La fixation des points chauds est corroborée par leur constance dans le temps, contrairement aux volcans qui s’érodent ou s’effondrent.
Les points chauds, en étant fixes, servent de repères pour déterminer la direction et la vitesse du déplacement des plaques lithosphériques, grâce à l’alignement et à l’âge des volcans qu’ils forment.
Le flux géothermique est élevé au niveau des dorsales et des sources hydrothermales, où la circulation thermique est intense, tandis qu’il est minimal en fosse de subduction, reflétant la variabilité du transfert thermique selon la tectonique des plaques.
Zones de divergence : Zones où la lithosphère s’éloigne, caractérisées par une activité sismique et volcanique, une anomalie thermique positive, et souvent par la présence de failles normales. Elles jouent un rôle essentiel dans la formation de la lithosphère océanique en permettant la création de nouvelle croûte.
Anomalie thermique positive : Indice thermique observé lors de la mise en place de la lithosphère océanique, correspondant à une température plus élevée que celle du profil de référence PREM. Elle indique un amincissement de la croûte et une remontée du manteau asthénosphérique.
Activité sismique et volcanique : Manifestations géologiques associées aux zones de divergence, témoignant du mouvement des plaques et de la remontée de magma. La sismicité est souvent liée à la formation de failles normales, et le volcanisme à l’émission de roches magmatiques.
Failles normales : Failles tectoniques où le bloc supérieur s’abaisse par rapport au bloc inférieur, indicatrices d’une zone de divergence. Elles traduisent le mouvement d’éloignement des plaques.
Rôle dans la formation de la lithosphère océanique : La divergence lithosphérique permet la création de nouvelle croûte océanique par fusion partielle du manteau, sous l’effet d’une anomalie thermique positive, et la formation de failles normales qui facilitent cette expansion.
Étude comparative des dorsales : Analyse des différences entre dorsale « rapide » (type Océan Pacifique) et dorsale « lente » (type Océan Atlantique), notamment en termes d’activité magmatique, de vitesse de divergence, et de caractéristiques géologiques. La dorsale rapide présente une activité magmatique plus intense, une vitesse de divergence plus élevée, et une croûte plus mince, contrairement à la dorsale lente.
Les zones de divergence sont des sites clés de la formation de la lithosphère océanique, où la remontée du manteau provoque une anomalie thermique positive, la formation de failles normales, et la création de nouvelle croûte par fusion partielle, avec des caractéristiques variables selon la vitesse de divergence.
Formation de la croûte océanique : Processus par lequel la nouvelle croûte océanique se forme à la dorsale par fusion partielle du manteau, suite à la décompression lors de l’amincissement de la lithosphère en divergence. La cristallisation de cette roche magmatique dans la chambre magmatique donne naissance à des roches issues telles que basaltes et gabbros.
Fusion partielle du manteau : Fusion incomplète des péridotites du manteau supérieur, provoquée par la décompression lors de l’amincissement de la lithosphère en divergence, aboutissant à la production de magma.
Rôle de la décompression : Mécanisme essentiel dans la fusion partielle, où la diminution de pression lors de l’amincissement de la croûte favorise la fusion des péridotites sans perte de chaleur significative.
Différences entre dorsale lente et rapide : La dorsale rapide (type Océan Pacifique) présente une activité magmatique intense, avec une croûte plus épaisse et une cristallisation rapide, tandis que la dorsale lente (type Océan Atlantique) montre une activité magmatique limitée, avec une croûte plus fine et une cristallisation plus lente.
Cristallisation dans la chambre magmatique : Processus de solidification du magma en profondeur, qui forme des roches plutoniques telles que les gabbros.
Roches issues :
La formation de la croûte océanique résulte d’une fusion partielle du manteau sous l’effet de la décompression lors de la divergence des plaques, produisant des basaltes en surface et des gabbros en profondeur, avec des différences notables entre dorsale lente et rapide.
Fusion partielle : Processus par lequel une partie du manteau supérieur (péridotites) fond en raison d’une décompression, produisant du magma qui forme la croûte océanique. Elle se produit lors de l’amincissement de la croûte au niveau des dorsales, sous l’effet de la décompression sans perte de chaleur (source : fusion partielle).
Amincissement de la croûte : Réduction de l’épaisseur de la croûte océanique lors de la divergence des plaques, entraînant une décompression du manteau supérieur et favorisant la fusion partielle (source : fusion partielle).
Remontée du manteau asthénosphérique : Mouvements ascendants du manteau supérieur sous la dorsale, qui provoquent une décompression du péridotite, facilitant la fusion partielle et la formation de basaltes (source : fusion partielle).
Formation de basaltes : Roches magmatiques issues de la fusion partielle du manteau en surface lors de l’amincissement de la croûte, constituant la majorité de la croûte océanique nouvelle (source : formation de basaltes).
Rôle de la décompression : Mécanisme principal qui permet la fusion partielle en diminuant la pression sur le manteau supérieur, sans nécessairement réduire sa température, ce qui entraîne la production de magma (source : fusion partielle).
Différence entre dorsale lente et rapide : La dorsale rapide (ex : Océan Pacifique) est caractérisée par une activité magmatique intense, une formation rapide de la croûte, et une remontée importante du manteau asthénosphérique. La dorsale lente (ex : Océan Atlantique) présente peu d’activité magmatique, une formation plus lente, et une péridotite serpentinisée en surface (source : différence entre dorsale lente et rapide).
La fusion partielle, favorisée par la décompression lors de l’amincissement de la croûte au niveau des dorsales, est le mécanisme clé de la formation de la croûte océanique, avec des différences notables entre dorsale lente et rapide.
L’évolution de la lithosphère océanique, marquée par son refroidissement, épaississement, et augmentation de densité, conduit à son enfoncement dans l’asthénosphère, phénomène essentiel dans le cycle des plaques et la dynamique de la tectonique des océans.
Zones de subduction : régions où la lithosphère océanique s’enfonce en profondeur dans le manteau, entraînant la disparition de cette lithosphère au niveau de la zone de subduction. Elles sont caractérisées par une activité sismique intense, un volcanisme actif, et la présence de phénomènes métamorphiques spécifiques (voir section 11).
Enfouissement de la lithosphère océanique : processus par lequel la lithosphère océanique plonge sous une autre plaque, généralement continentale ou océanique, lors d’une zone de subduction. Ce phénomène entraîne la déshydratation des roches, leur métamorphisme, et la libération d’eau.
Métamorphisme de haute pression : transformation des roches sous des conditions de pression élevée (souvent > 50 km de profondeur) et de température modérée, spécifique aux zones de subduction. Il modifie la composition minéralogique des roches, notamment en produisant des éclogites (voir section 11).
Déshydratation des roches : libération d’eau contenue dans les minéraux hydratés lors de leur métamorphisme sous haute pression. Elle intervient lors de la transformation des métagabbros en éclogites, et est essentielle pour le magmatisme de subduction.
Formation d’éclogites : roches métamorphiques riches en minéraux anhydres, résultant de la transformation des métagabbros à glaucophane sous haute pression lors de la subduction. La déshydratation lors de cette transformation libère de l’eau.
Libération d’eau : processus lors du métamorphisme de haute pression où l’eau contenue dans les minéraux hydratés est expulsée, favorisant la fusion partielle du manteau supérieur et la formation de magmas andésitiques (voir section 11).
Métamorphisme de subduction : Transformation des roches de la lithosphère océanique sous l’effet de la température et de la pression lors de leur enfouissement en zone de subduction, conduisant à des roches métamorphiques spécifiques (ex : schistes verts, éclogites). Ce métamorphisme se caractérise par un métamorphisme de basse température et haute pression, provoquant la déshydratation des roches (source : concepts liés à la zone de subduction).
Hydratation et déshydratation :
Transformation des gabbros en schistes verts puis en éclogites :
Effets de la température et pression : La progression en profondeur entraîne une augmentation de la pression et une variation de la température, provoquant la transformation minéralogique des roches (ex : gabbros → éclogites) et la déshydratation.
Libération d’eau lors de la déshydratation : Lors du passage de métagabbros à glaucophane en éclogites, l’eau est libérée, ce qui influence la dynamique du manteau supérieur et le magmatisme de subduction.
Impact sur la magmatisation : La déshydratation libère de l’eau qui abaisse le point de fusion du manteau, favorisant la fusion partielle du péridotite, à l’origine de magmas andésitiques, responsables du volcanisme en zone de subduction.
Le métamorphisme de subduction, caractérisé par une transformation progressive des roches sous haute pression et basse température, libère de l’eau qui joue un rôle clé dans la magmatisation et le processus de subduction.
Magmatisme de subduction : Processus magmatique lié à la plongée d'une plaque lithosphérique océanique sous une autre plaque, entraînant la déshydratation de la plaque plongeante, la fusion partielle du manteau supérieur, et la formation de magmas andésitiques.
Déshydratation de la plaque plongeante : Libération d’eau contenue dans la lithosphère océanique lors de sa subduction, provoquée par la transformation métamorphique des roches hydratées, notamment les métagabbros à glaucophane en éclogites.
Fusion partielle du manteau supérieur : Mécanisme où la présence d’eau libérée lors de la déshydratation abaisse le point de fusion des péridotites du manteau, entraînant leur fusion partielle et la formation de magmas.
Origine andésitique des magmas : Résultat de la fusion partielle des péridotites hydratées, conduisant à la genèse de magmas riches en silice, de composition andésitique, caractéristiques du magmatisme de subduction.
Roches volcaniques et plutoniques : Roches issues de la cristallisation du magma, volcaniques (andésites, rhyolites) lors de remontées à la surface, et plutoniques (granodiorites, granites) lors de refroidissements en profondeur.
Rôle de la présence d’eau : L’eau libérée lors de la déshydratation favorise la fusion partielle du manteau, modifie la composition du magma, et influence la nature des roches magmatiques formées.
| Thème | Notions clés | Méthodes de détection | Caractéristiques principales | Auteur / Référence |
|---|---|---|---|---|
| Mouvements des plaques | Divergence lithosphérique, expansion océanique, failles normales | Paléomagnétisme, satellites (GPS), étude des sédiments | Symétrie des anomalies magnétiques, vitesse de divergence, formation de croûte océanique | - |
| Méthodes de détection | GPS, satellites, lasers, étude de sédiments, points chauds, flux géothermique | Techniques modernes pour mesurer déplacement, âge des sédiments, alignement volcanique | Confirmation directe de la cinématique, localisation des zones actives | - |
| Expansion océanique | Fusion partielle, remontée du manteau, formation de basaltes | Fusion partielle, cristallisation magmatique, étude des roches magmatiques | Création de croûte, épaisseur variable selon vitesse de divergence | - |
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1. Quel est le rôle principal des méthodes de détection comme le GPS ou le paléomagnétisme dans l'étude de la tectonique des plaques ?
2. Quelle méthode permet de reconstituer la vitesse de divergence entre deux plaques lithosphériques ?
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Plaques lithosphériques — mouvements ?
Déplacements horizontaux à la surface de la Terre.
Mouvements horizontaux — définition?
Déplacements de plaques en surface terrestre.
Méthodes de détection
Paléomagnétisme, satellites, GPS, étude des sédiments.
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