La tectonique des plaques et la cinématique - Partie 1 (diaporama

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    05-Jan-2017

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  • 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.

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    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

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    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.

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  • 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

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  • 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.

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  • 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

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  • 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.

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  • 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

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  • 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

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  • 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 t

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