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Moteur de la Tectonique des Plaques

Figure 13 - Moteur de la Tectonique des Plaques

Lors de la différenciation primitive de la Terre une zonation chimique et physique s'est mise en
place.
Le gradient thermique entre le centre de la Terre et la surface provoque un mouvement de matière qui se déplace des zones chaudes vers les zones froides. Cette remontée de matière chaude se refroidissant devient plus dense et finie par redescendre, des mouvements de convection se mettent en place avec des cellules de convection.
Ce gradient thermique et les flux de matière induits sont les moteurs de la tectonique des plaques.
La chaleur initiale est liée à l'accrétion de la Terre par les chocs entre particules, les impacts météoritiques, mais aussi grâce à la chaleur liée à la désintégration des éléments radioactifs encore contenus dans les roches.
Les mouvements de convections et la tectonique des plaques va tendre vers une stabilisation puis un arrêt complet.

Les Plaques

Zones distensives.

Figure 14 - Zones distensives

Ex. Zone des Afar, Mer Rouge...

Zones compressives.

Figure 15 - Zones compressives

Entre 2 cellules de convection convergentes, des contraintes compressives vont apparaître. Selon la nature de la lithosphère différents comportement sont possibles,

• Épaississement ou plissement

Lorsque les contraintes augments ou que les couches de terrains ne sont pas ductiles, il y a fracturation et formation de failles inverses.

Selon le type de roche de chaque côté de cette faille (série de), plusieurs cas peuvent se présenter.

On définira des comportements types en se référant à des lithosphères de type continental (granite d=2,7) et des lithosphères de type océanique (basalte d=3,4), Zones compressives entre 2 plaques océaniques, 1 plaque océanique et 1 plaque continentale et entre 2 plaques continentales.

2 plaques Océaniques

Figure 16 - Zone compressive - 2 plaques océaniques

Le principal problème lors de l'affrontement de 2 lithosphères est de connaître celle qui va abdiquer en premier. Au départ, il y a un épaississement au contact des 2 plaques, mais selon les lois de la gravité le corps le plus dense plonge sous le corps le moins dense, c'est la SUBDUCTION.

Dans le cas de 2 plaques océaniques dont l'épaisseur est relativement faible mais dont les densités sont identiques, la fracture a lieu dans un endroit de faiblesse et une des 2 plaques va plonger sous l'autre. Le basalte froid ayant une densité supérieur à celle du manteau supérieur, la lithosphère va s'enfoncer.

Ce phénomène va avoir de nombreuses répercutions

1. bombement de la plaque qui ne plonge pas,
2. formation d'un prisme d'accrétion sédimentaire, la couverture sédimentaire de la plaque plongeante se décollant partiellement du soubassement basaltique,
3. la plaque qui subducte est de composition basaltique hydratée par les circulation de fluide, en s'enfonçant, les condition de température mais surtout de pression vont varier. La pression augmentant, la plaque se déshydrate, les fluides libérés percolent à travers le manteau supérieur et modifie les condition de stabilité de la péridotite qui va subir une fusion partielle et donner du basalte,
4. en surface il y formation d'un arc volcanique,
5. la plaque plongeante provoque un étirement de l'arrière de l'arc volcanique en formant un bassin marginal,
6.  la lithosphère de ce bassin marginal peut s'amincir au point de provoquer la formation d'un rift avec création de croûte océanique.
7. dans la zone de subduction il peut y avoir formation d'une fosse océanique.
   

ex. Antilles

1 plaque océanique et 1 plaque continentale

Figure 17 - Zone compressive - 1 plaque océanique et 1 plaque continentale

Dans une zone compressive, lorsque 2 types différents de lithosphère sont en contact, la différence de densité va jouer un rôle important dans la subduction.
Comme globalement il n'existe que 2 types de lithosphères, continentale et océanique, la roche constitutive est respectivement le granite et le basalte dont les densités sont 2,7 et 3,4.
Par la seule différence de densité, la lithosphère océanique va subducter sous la lithosphère don", continentale, on retrouvera un certain nombre des phénomènes évoqués dans le cas de 2
lithosphères océaniques.

1. lors de la subduction de la lithosphère océanique de composition basaltique hydratée, celle-ci se déshydrate, et les fluides ainsi libérés vont percoler jusqu'à la base de la lithosphère continentale et modifier les condition physiques de la fusion du manteau supérieur, il y a formation d'un basalte enrichi en éléments volatiles fabriqué à grande profondeur sous haute pression,
2. En surface il une formation d'une cordillère volcanique.
   

Ex. les Andes

2 plaques Continentales

Figure 18 - Zone compressive - 2 plaques continentales

Lorsque 2 plaques continentales se percutent, comme dans le cas de 2 lithosphères océaniques, elles ont la même composition granitique et la même densité, aucune n'a de raison de vouloir passer sous l'autre.
Mais l'élément qui va intervenir est le contraste de densité entre ces lithosphères continentale et le manteau supérieur. Une plaque continentale ne pourra jamais subducter car sa densité est trop faible par rapport à celle du manteau, il y a collision et surrection de chaînes de montagnes ou orogène.
Dans certaines conditions, on retrouve des traces de la lithosphère océanique qui a effectuée le premier contact avec l'autre lithosphère continentale sous la forme de nappes ophiolitiques.

ex. Inde contre le continent eurasiatique, avec formation de l'Himalaya.

Points chauds

Figure 19 - Point chaud

Un point chaud est une zone de la lithosphère, quelle soit océanique ou continentale, sous laquelle il y a une remontée chaude du manteau. Ce mouvement déjà décrit dans le cas des cellules de convection est ici ponctuel, sous la forme d'une cheminée et non pas sur des milliers de kilomètres comme sous les rides médio-océaniques.
Cette remontée ponctuelle d'un matériel chaud provoque le bombement de la lithosphère, puis son amincissement avec formation de failles comme dans les zones distensives avec mise en place d'un magmatisme intense.

Ex. Hawaii dans une lithosphère océanique.

Carte des plaques tectoniques

Figure 20 - Carte des plaques tectoniques

L'ensemble des zones où interviennent les mouvements de convection définissent les plaques tectoniques, convergentes divergentes ou décrochantes. La surface de la Terre est découpée en 6 plaques majeures (Pacifique, Amérique, Eurasie, Afrique, Indienne, Antarctique) et plusieurs plaques de moindre importance (Nazca, Coccos, Caraïbes, Scotie, Arabique, Philippines...).

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