-
La tectonique des plaques et la cinmatique
INTRODUCTION
I. PRINCIPES FONDAMENTAUX
II. LES FAILLES TRANSFORMANTES
Partie 1
1. Le dplacement dune calotte sphrique 2. Les mouvements
possibles entre les plaques 3. Petits cercles et grands cercles 4.
Mouvements sur la sphre : mouvements absolus et mouvements relatifs
5. Mouvements sur la sphre : position de laxe de rotation eulrien
6. Mouvements sur la sphre : position de laxe de rotation eulrien.
Application un cas rel 1. Thorie 2. Sismicit et rle cinmatique 3.
Dplacements des ples de rotation
En 4 parties
Voir chapitre 8
elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Toute linfo sur ce livre
Dcouvrez la 15e dition du Pomerol tout en couleurs, lments de
Gologie (Dunod, 2015, M. Renard, Y. Lagabrielle, E. Martin, M. de
Raflis), jour des dernires connaissances de la recherche en
gosciences. Un livre qui rpond aux exigences des tudiants, des
candidats aux concours, des enseignants, des chercheurs Et de
lamateur clair !
Sommaire
-
La thorie de la tectonique des plaques sest btie sur les
fondements des apports de la GEOPHYSIQUE. Dans ce reportage, nous
passons en revue un un les diffrents arguments qui permettent de
construire un schma cohrent de la mobilit lithosphrique. Puis nous
jetons quelques bases de la science qui tudie le mouvement des
plaques aujourdhui et dans le pass : la cinmatique. La sismologie
permet de tracer le contour des plaques en carte et en coupe. Elle
nous permet galement de dfinir la limite basale de la lithosphre.
Le palomagntisme confirme le renouvellement des fonds ocaniques et
permet de quantifier la mobilit horizontale des plaques grce aux
datations palontologiques et radiochronologiques. La mesure du flux
de chaleur confirme le caractre convectif de la circulation du
manteau suprieur et la conduction de la chaleur travers des plaques
rigides. La gravimtrie, en imposant le concept disostasie, confirme
la dualit lithosphre-asthnosphre. La godsie permet aujourdhui de
mesurer les dplacements instantans des plaques et de comparer avec
des modles de dplacements construits sur les anomalies
magntiques.
INTRODUCTION
elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
-
Dans sa formulation initiale, la thorie de la tectonique des
plaques pose un premier postulat essentiel. Ce postulat est
indispensable pour modliser les mouvements de la lithosphre.
Les plaques lithosphriques sont des calottes sphriques rigides,
mobiles sur le globe considr comme une sphre.
On peut traiter mathmatiquement le mouvement des calottes
sphriques, donc des plaques, en utilisant la gomtrie dveloppe par
L. Euler (1707-1783). Comme la calotte est contrainte par sa
sphricit, son mouvement est toujours une rotation autour dun axe
dit eulrien qui passe par le centre de la sphre. On en dduit les
points suivants :
Pour dcrire le mouvement dune plaque, 3 paramtres seulement sont
suffisants : la latitude et la longitude de laxe eulrien et la
vitesse angulaire de la rotation. Laxe peut percer la plaque ou
percer la Terre en dehors de la plaque (cest la diffrence qui
existe entre les plaques AFR et PAC). La vitesse angulaire
instantane est la mme en tout point de la plaque. La vitesse
linaire en un point varie avec la position du point considr sur la
plaque, elle est nulle au ple eulrien et maximum lquateur
eulrien.
1. Le dplacement dune calotte sphrique
I. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
-
2. Les mouvements possibles entre les plaques
La figure ci-dessus schmatise le type de relation cinmatique
existant entre les plaques, ainsi que la signification godynamique
des frontires de plaques. Les plaques A et B sloignent lune de
lautre, la frontire est divergente, elle correspond laxe dune
dorsale ocanique. Les plaques B et C se rapprochent lune de lautre,
la frontire est convergente, il sagit dune fosse de subduction. Une
dorsale de bassin arrire-arc se propage au sein de la plaque C.
Noter que la lithosphre se dplace de faon indpendante au-dessus de
lasthnosphre.
Avant daborder le problme du dplacement des plaques sur la
sphre, nous rappelons quels sont les mouvements possibles aux
frontires des plaques.
I. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
-
Avant toute chose, il convient de bien comprendre les notions
simples de grand cercle et de petit cercle sur une sphre. Rappelons
dabord que lintersection dun plan avec une sphre est un cercle. Si
le plan est dorientation quelconque, lintersection est un petit
cercle. Si ce plan passe par le centre de la sphre, lintersection
est un grand cercle.
3. Petits cercles et grands cercles
I. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
-
Pour dcrire le mouvement dune plaque A, on peut utiliser un
repre fixe sur la sphre, on obtient ainsi un mouvement absolu. On
peut galement dcrire le mouvement de A par rapport une autre plaque
B considre comme fixe (figure ci-dessus, ou bien elle-mme en
mouvement. Pour cela, un observateur positionn sur A dcrit ce quil
voit du mouvement de B ou vice-versa. Il dfinit ainsi le mouvement
relatif de A/B quivalent de celui de B/A. Ainsi, travers une
dorsale, on verra deux flches gales qui sopposent et travers une
subduction, deux flches gales qui se font face. Dans le cas de
mouvements relatifs, les deux flches qui symbolisent le mouvement
sont toujours gales et de sens oppos. Pour un mouvement absolu, une
seule flche suffit.
4. Mouvements sur la sphre : mouvements absolus et mouvements
relatifs
On fait ici figurer les trois types de frontires de plaques: en
divergence, en convergence et en coulissage.
I. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
-
Cette figure permet de comprendre que laxe de rotation pour une
plaque (mouvement absolu) ou pour deux plaques (mouvements
relatifs) nest pas systmatiquement situ sur la ou sur les 2 plaques
concernes. On prsente ici le cas des rotations absolues des plaques
Pacifique et Afrique dont les axes eulriens sont situs
respectivement en dehors et lintrieur de la plaque concerne.
5. Mouvements sur la sphre : position de laxe de rotation
eulrien
I. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
-
Les failles Partie 3 : failles inverses et chevauchements
Rappelons dabord que la vitesse linaire en un point dune plaque
varie avec la position de ce point. Elle est nulle au ple
de rotation et elle est maximale lquateur eulrien. Autrement
dit, les vecteurs vitesses linaires sont variables en direction et
en module sur la plaque. Rappelons ensuite que les vecteurs vitesse
linaire de modules gaux sorganisent sur un petit cercle dont le
centre est le ple de rotation de la plaque.
Application Sur cette carte du Pacifique nord-est, les petites
flches rouges indiquent la vitesse linaire absolue. Elles sont de
modules variables (de 6 10 cm/an). Grce aux vecteurs des 8 cm/an,
on peut tracer un des petits cercles de la rotation de la plaque
PAC. La courbure nous indique la direction du ple, ce que confirme
lvolution du module des vitesses.
Vers le ple
Vers lquateur eulrien
Vrifions sur la figure prcdente o se trouve le ple de rotation
de la plaque Pacifique!
6. Mouvements sur la sphre : position de laxe de rotation
eulrien. Application un cas rel
I. LES PRINCIPES FONDAMENTAUX
elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
-
La frontire entre les plaques A et B est compose de segments le
long desquels les plaques sloignent par mouvement de divergence, et
de segments le long desquels les plaques coulissent. Ces segments
en coulissage correspondent des failles transformantes car ils ont
la proprit de transformer un mouvement dun type (divergence ou
convergence) en un mouvement dun autre type (par exemple,
divergence-divergence ou divergence-convergence comme
ci-dessus).
Failles transformantes
1. Thorie
II. LES FAILLES TRANSFORMANTES
elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
-
Rep
ris d
e P
h. H
ucho
n da
ns :
La c
onve
rgen
ce li
thos
phr
ique
, col
lect
if, V
uibe
rt
La sismicit nous montre que les mcanismes au foyer des sismes se
produisant le long des failles transformantes de lAtlantique sont
bien de type dcrochement. Ces sismes se produisent dans des rgions
caractrises de plus par lexistence des sismes en faille normale.
Ces derniers sont localiss laxe de la dorsale et rendent compte des
mouvements en extension lis la divergence des plaques.
Exemple de mcanismes au foyer dans lAtlantique central vers 15N
de latitude.
Grands cercles perpendiculaires aux tracs des failles
transformantes
2. Sismicit et rle cinmatique Les failles transformantes sont
des cls pour comprendre la tectonique des plaques. Nous savons que
leurs tracs sont des portions de petits cercles tous centrs sur
laxe eulrien de la rotation. Si lon trace les perpendiculaires ces
petits cercles on obtient donc des grands cercles qui se croisent
tous au niveau des deux ples eulriens de rotation.
Cas des failles transformantes de lAtlantique quatorial. On
dfinit lintersection des grands cercles une rgion dans laquelle se
trouve le ple du mouvement relatif de rotation entre les plaques
Afrique et Amrique du sud (ellipse jaune). La dorsale, limite
divergente des plaques est en pointill rouge.
II. LES FAILLES TRANSFORMANTES elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
-
Le trac des zones de fracture prsente parfois des angulosits qui
sexpliquent facilement par le phnomne de migration des ples de
rotation. Si cette angulosit est rpte de faon cohrente sur
plusieurs zones de fracture lchelle dun ocan et de part et dautre
de laxe daccrtion qui spare deux plaques, cela indique quun
changement de la position du ple de rotation relative entre les
deux plaques est intervenu. Lexemple de lAtlantique central et nord
est trs dmonstratif, comme le montre le schma ci-dessous qui permet
de visualiser les positions P2, P1 et Pa du ple de rotation
relative de lAfrique par rapport lAmrique du Nord.
Sm
ith a
nd S
andw
ell
3. Dplacements des ples de rotation
Note : un autre enregistrement du dplacement des ples de
rotation se trouve dans les angulosits des chanes de volcans
sous-marins
II. LES FAILLES TRANSFORMANTES elements-geologie.com
Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre
lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan
Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.
Sommaire
http://www.dunod.com/http://www.elements-geologie.com/
Diapositive numro 1Diapositive numro 2Diapositive numro
3Diapositive numro 4Diapositive numro 5Diapositive numro
6Diapositive numro 7Diapositive numro 8Diapositive numro
9Diapositive numro 10Diapositive numro 11
