Fiche de révision : Dynamique de la lithosphère

📋 Plan du Cours

1. Plaques et limites lithosphériques
2. Mesure et preuves des déplacements
3. Signatures thermiques des frontières
4. Structures des chaînes de collision
5. Épaississement de la croûte continentale
6. Convection et moteur des plaques

📖 1. Plaques et limites lithosphériques

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère : Enveloppe externe rigide et cassante de la Terre, composée de la croûte océanique ou continentale et de la partie supérieure du manteau constituée de péridotite.

★ À maîtriser

📌 La limite entre lithosphère et asthénosphère est thermique, correspond à l’isotherme 1 300 °C et sépare deux comportements d’une même péridotite, rigide et cassante au-dessus, ductile au-dessous.

• Les mouvements entre plaques comprennent : la convergence aux zones de subduction et aux chaînes de montagnes, la divergence aux dorsales océaniques, le coulissage aux failles transformantes

Compléments

• Les séismes sont une conséquence des mouvements des plaques et leur répartition permet de localiser les frontières de plaques.

💡 Astuce mémo

Même péridotite, comportement rigide au-dessus et ductile au-dessous

📖 2. Mesure et preuves des déplacements

★ À maîtriser

• Les balises GPS fixes, mesurées par satellites, indiquent en temps réel le sens et la vitesse des déplacements des plaques avec une précision de l’ordre du millimètre.

• Les bandes d’anomalies magnétiques positives et négatives, symétriques de part et d’autre d’une dorsale, montrent que la croûte océanique se forme à l’axe puis s’écarte : c’est l’expansion océanique.

📐 Formule - La vitesse d’expansion se calcule par $v = \frac{d}{t}$, où d est la distance à l’axe et t l’âge de la bande.

• Un point chaud supposé fixe par rapport au manteau profond construit successivement des volcans sur la plaque en déplacement, formant un alignement dont les édifices sont d’autant plus anciens qu’ils sont éloignés du volcan actif.

Compléments

• Les basaltes formés pendant une période normale présentent une anomalie magnétique positive, car leur aimantation s’ajoute au champ actuel et le champ mesuré est plus fort.

• Une bande située à 100 km de l’axe et datée de 5 Ma s’est déplacée à 2 cm/an.

• L’île de Midway, âgée de 27 Ma et distante d’environ 2 400 km du volcan actif d’Hawaï, indique un déplacement de la plaque Pacifique d’environ 9 cm/an.

• Les données géologiques issues des sédiments, du paléomagnétisme et des points chauds concordent avec les données GPS et confirment les modèles de mouvements des plaques, comme NUVEL 1.

📖 3. Signatures thermiques des frontières

★ À maîtriser

• Le flux géothermique est plus important dans les océans que dans les continents et atteint son maximum au niveau des dorsales.

📌 Aux frontières de convergence avec subduction, le flux géothermique est minimal à l’aplomb de la fosse et plus élevé dans les arcs volcaniques qui la bordent souvent.

Compléments

• Le globe libère en surface, par conduction, de l’énergie d’origine interne.

💡 Astuce mémo

Dorsale : flux maximal ; fosse de subduction : flux minimal

📖 4. Structures des chaînes de collision

🔑 Notions clés & Définitions

• Faille inverse : Cassure où le compartiment supérieur remonte par-dessus l’autre, rapprochant les blocs et entraînant un raccourcissement horizontal et un épaississement vertical.
• Nappe de charriage : Ensemble de terrains déplacés le long de chevauchements sur plusieurs kilomètres à plusieurs dizaines de kilomètres et reposant sur des terrains sans lien d’origine avec elle.
• Plis : Déformations souples des roches caractéristiques des contextes de convergence.
• Chevauchement : Faille inverse de très grandes dimensions qui amène un ensemble de terrains au-dessus d’un autre.

★ À maîtriser

• La disparition complète d’une lithosphère océanique par subduction peut conduire à la collision de deux plaques continentales de densité identique et former des chaînes comme les Pyrénées, les Alpes et l’Himalaya.

Compléments

• Les structures qui traduisent un raccourcissement horizontal sont :
  • les plis
  • les failles inverses
  • les chevauchements
  • les nappes de charriage

💡 Astuce mémo

Raccourcissement horizontal → épaississement vertical et relief

📖 5. Épaississement de la croûte continentale

🔑 Notions clés & Définitions

• Racine crustale : Épaississement de la croûte sous une chaîne de montagnes, associé à l’enfoncement du Moho.

★ À maîtriser

• Sous une croûte continentale normale, le Moho se situe vers 30 km de profondeur, contre 45 à 50 km sous les Pyrénées et jusqu’à 70 km sous l’Himalaya.

• Le raccourcissement lié à la convergence provoque la déformation des roches et l’épaississement vertical de la croûte.

Compléments

• Les profils de sismique réflexion des Alpes et des Pyrénées permettent de construire une image des structures profondes des chaînes de montagnes.

• Les chaînes de montagnes présentent un empilement de fragments de croûte, appelés écailles crustales, limités par des chevauchements.

📖 6. Convection et moteur des plaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Convection : Couplage entre transport de matière et transport d’énergie.

★ À maîtriser

• En vieillissant, la lithosphère océanique se refroidit, s’épaissit et devient plus dense que l’asthénosphère, puis plonge dans le manteau là où elle le peut.

• Le poids de la lithosphère océanique plongeante entraîne le reste de la plaque ; la traction du panneau plongeant est le moteur principal du déplacement des plaques.

Compléments

• La traction du panneau plongeant écarte les plaques au niveau des dorsales, où le manteau remonte passivement et forme une nouvelle lithosphère océanique.

• Dans la convection mantellique, la lithosphère océanique refroidie forme la branche descendante, tandis que le manteau chaud remonte sous les dorsales et les points chauds.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → densification → plongée et traction de la plaque