Introduction
À l’échelle d’une vie humaine, la Terre paraît immobile. Pourtant, sur des millions d’années, sa surface est en mouvement permanent : les océans s’ouvrent, les continents se déplacent et des montagnes se forment. Cette mobilité correspond au déplacement des plaques lithosphériques, larges portions rigides qui flottent et se déplacent sur l’asthénosphère, une zone ductile du manteau supérieur. Mais comment prouver que ces plaques bougent ? L’étude des fonds océaniques, des séismes, des points chauds et, plus récemment, des mesures GPS a permis de démontrer et de quantifier cette mobilité. Ces observations ont été décisives pour valider la théorie de la tectonique des plaques, aujourd’hui au cœur de la compréhension de la dynamique terrestre.
Anomalies magnétiques et âges des roches océaniques : mesurer la vitesse d’expansion
Les dorsales océaniques sont de véritables archives de la mobilité des plaques. Quand la lave y cristallise en basalte, ses minéraux riches en fer s’orientent selon le champ magnétique terrestre. Comme celui-ci s’est inversé plusieurs fois, les basaltes enregistrent ces changements sous forme de bandes magnétiques symétriques de part et d’autre des dorsales.
En reliant ces bandes à l’échelle des inversions magnétiques, on peut dater la croûte océanique. Elle est très jeune au niveau de la dorsale (moins de 1 Ma) et de plus en plus vieille en s’en éloignant (jusqu’à 200 Ma). Ces âges permettent de calculer la vitesse d’expansion : quelques cm/an en moyenne, par exemple \~2 cm/an dans l’Atlantique et jusqu’à \~10 cm/an dans le Pacifique.
À retenir
Les anomalies magnétiques et les âges des fonds océaniques démontrent la création continue de croûte aux dorsales et permettent de mesurer les vitesses d’expansion.
Les séismes : des limites de plaques actives
Les séismes ne sont pas répartis au hasard : ils se concentrent le long des limites de plaques, révélant la nature de leurs mouvements.
Aux dorsales : des séismes superficiels marquent l’ouverture des océans, comme en Islande où la dorsale médio-atlantique émerge.
Aux failles transformantes : des séismes superficiels traduisent le coulissage horizontal de deux plaques. Exemple : la faille de San Andreas en Californie.
Aux zones de subduction : les séismes s’alignent selon un plan incliné, appelé plan de Wadati-Benioff, qui peut atteindre 700 km de profondeur. Il correspond à la lithosphère océanique plongeant sous une autre plaque. Exemple : le Japon ou la cordillère des Andes, où des séismes très profonds témoignent de cette plongée.
Aux zones de collision continentale : la convergence de deux plaques forme de puissants séismes, comme dans l’Himalaya, où l’Inde s’enfonce sous l’Asie.
À retenir
La répartition des séismes permet d’identifier les limites de plaques et de distinguer leurs différents mouvements : expansion océanique, coulissage, subduction et collision.
Les points chauds : repères utiles mais discutés
Certains volcans apparaissent à l’intérieur des plaques, loin des dorsales ou des zones de subduction. Ce volcanisme intraplaque correspond aux points chauds, des zones de flux thermique anormal souvent interprétées comme liés à des panaches mantelliques.
L’hypothèse classique considère que ces points sont relativement fixes, et que le déplacement des plaques au-dessus d’eux génère des alignements volcaniques dont l’âge croît avec l’éloignement du volcan actif (exemple : l’archipel d’Hawaï). En mesurant ces âges et ces distances, on calcule des vitesses de déplacement cohérentes avec celles obtenues par les anomalies magnétiques. Cependant, les géologues rappellent que la fixité des points chauds est une hypothèse simplificatrice : certains peuvent se déplacer légèrement, mais ils restent des repères utiles pour étudier la mobilité des plaques.
À retenir
Les points chauds révèlent un volcanisme intraplaque et permettent de mesurer la dérive des plaques, même si leur fixité n’est pas absolue.
Les mesures GPS : suivre les plaques en temps réel
Les satellites GPS permettent aujourd’hui de mesurer directement le déplacement des plaques avec une précision millimétrique. Ces données montrent par exemple que :
la plaque Pacifique avance vers le nord-ouest à environ 10 cm/an,
la plaque Afrique s’éloigne de l’Amérique du Sud à 2–3 cm/an,
la plaque Inde continue de se déplacer vers le nord, ce qui entretient l’élévation de l’Himalaya.
Ces mesures actuelles confirment les vitesses déjà déduites des anomalies magnétiques et des points chauds, renforçant la cohérence des preuves.
À retenir
Le GPS confirme que les plaques se déplacent de quelques centimètres par an, en accord avec les autres méthodes d’estimation.
Conclusion
La mobilité horizontale des plaques lithosphériques est aujourd’hui démontrée par des preuves convergentes. Les anomalies magnétiques et les âges des roches océaniques permettent de calculer les vitesses d’expansion des fonds marins. La répartition des séismes, jusqu’à 700 km de profondeur, révèle la dynamique des limites de plaques. Les points chauds, malgré leur fixité relative discutée, fournissent des repères pour mesurer la dérive des plaques. Enfin, les mesures GPS valident en temps réel ces vitesses de quelques centimètres par an. Ces observations, rassemblées depuis les années 1960, ont permis la validation historique de la tectonique des plaques, aujourd’hui acceptée comme le modèle unificateur de la dynamique terrestre.