La tectonique des plaques

L'intérieur de la Terre & la tectonique des plaques

Tout comme un enfant secoue un présent emballé dans l'espoir d'en deviner le contenu, l'homme doit écouter les sons et les vibrations de notre Terre dans l'espoir d'en deviner le contenu. C'est la séismologie qui permet d'atteindre ce but, cette science ayant progressé jusqu'à devenir la méthode principale dans l'étude de l'intérieur de la Terre. "Seismos" est un mot grec signifiant choc, proche de l'expression "tremblement de terre", secoué, ou bougé violemment. La séismologie terrestre étudie les vibrations produites par les tremblements de terre, l'impact de météorites, ou de source artificielle comme les explosions. ہ ces occasions, un séismographe est utilisé pour mesurer et enregistrer les mouvements et vibrations réels venant de l'intérieur de la Terre ainsi que du sol.

Types d'ondes sismiques
(Adapté, Beatty, 1990.)

Les scientifiques classifient les mouvements sismiques en quatre types d'ondes de diagnostique qui voyagent à des vitesses entre 3 et 15 kilomètres (1,9 à 9,4 milles) par seconde. Deux de ces ondes voyagent autour de la surface de la Terre en vagues qui roulent. Les deux autres, ondes primaires (P) ou de compression et ondes secondaires (S) ou de cisaillement, pénètrent à l'intérieur de la Terre. Les ondes primaires compriment et dilatent la matière à travers laquelle elles voyagent (soit solide ou liquide) de manière similaire à des ondes sonores. De plus, elles peuvent se propager deux fois plus vite que des ondes S. Les ondes secondaires se propagent à travers le roc mais ne peuvent voyager à travers le liquide. Les ondes P et S sont réfractées ou réfléchies aux points de contact de couches de matière aux propriétés physiques différentes. Leur vitesse décroît lorsqu'elles se déplacent à travers de la matière plus chaude. Ces changements de direction et de vitesse permettent de localiser les zones de discontinuité.

Les zones de discontinuité sismiques permettent de distinguer les couches de la Terre: noyau interne, noyau externe, couche D*, manteau inférieur, région de transition, manteau supérieur, et croûte (océanique et continentale). Certaines zones de discontinuité latérales ont aussi été découvertes et répertoriées grâce à la tomographie sismique, mais ce sujet ne sera pas traité ici.

Noyau interne: 1,7% de la masse terrestre; profondeur de 5 150 - 6 370 kilomètres
(3 219 - 3 981 milles).
Le noyau interne est solide sans être attaché au manteau, suspendu à l'intérieur du noyau externe en fusion. On croit que sa solidité est un résultat de solidification sous pression, un phénomène qui affecte la plupart des liquides lorsque la température diminue ou la pression augmente.

Noyau externe: 30,8% de la masse terrestre; profondeur de 2 890 - 5 150 kilomètres (1 806 - 3 219 milles).
Le noyau externe est constitué d'un liquide chaud et conducteur d'électricité à l'intérieur duquel se produisent des mouvements de convection. Cette couche conductrice, combinée avec la rotation de la Terre, crée un effet dynamo qui maintient un système de courants électriques connus sous le nom de champs magnétique terrestre. Ce phénomène est de plus responsable des subtiles irrégularités dans la rotation de la Terre. Cette couche n'est pas aussi dense que du fer en fusion pur, ce qui indique la présence d'éléments plus légers. Les scientifiques soupçonnent la présence de souffre et/ou d'oxygène dans une concentration d'environ 10% parce que ces éléments sont abondants dans le cosmos et se dissolvent rapidement dans le fer en fusion.

Couche D": 3% de la masse terrestre; profondeur de 2 700 - 2 890 kilomètres
(1 688 - 1 806 milles).
Cette couche a une épaisseur d'environ 200 à 300 kilomètres (125 à 188 milles) et représente environ 4% de la masse manteau-croûte. Bien que cette couche soit souvent considérée comme faisant partie du manteau inférieur, les zones de discontinuité sismiques laissent à penser que la couche D" soit différente chimiquement du manteau inférieur situé juste au-dessus. Les scientifiques ont émis une théorie selon laquelle soit cette matière s'est dissoute dans le noyau, ou bien elle a pu couler à travers le manteau sans pouvoir se rendre au noyau à cause de sa densité.

Manteau inférieur: 49,2% de la masse terrestre; profondeur de 650 - 2 890 kilomètres (406 -1 806 milles).
Le manteau inférieur constitue 72,9% de la masse manteau-croûte et se compose probablement principalement de silice, de magnésium, et d'oxygène. Il contient aussi probablement un peu de fer, de calcium et d'aluminium. Les scientifiques en arrivent à ces conclusions en prenant pour acquis que la Terre contient des quantités et proportions similaires d'éléments cosmiques découverts dans le Soleil et certaines météorites primitives.

Couche de transition: 7,5% de la masse terrestre; profondeur de 400 - 650 kilomètres (250-406 milles).
La région de transition ou mésosphère (pour "manteau du milieu), parfois aussi appelée la couche fertile, constitue 11,1% de la masse manteau-croûte; c'est de plus la source de magma basaltique. Elle contient aussi du calcium, de l'aluminium, en plus du grenat, qui est un complexe minéral de silicates et d'aluminium. Le grenat dans cette couche la rend dense lorsqu'elle est froide. Elle tend à flotter sur la phase liquide lorsqu'elle est chaude, car les minéraux qu'elle contient peuvent facilement fondre pour former du basalte qui peut alors remonter à travers les couches supérieures sous forme de magma.

Le manteau supérieur: 10,3% de la masse terrestre; profondeur de 10 - 400 kilomètres (6 - 250 milles).
Le manteau supérieur constitue 15,3% de la masse manteau-croûte. Des fragments mis à jour par l'érosion de ceintures montagneuses et par des éruptions volcaniques ont servi à en déterminer la composition. De l'olivine (Mg, Fe)2SiO4 et du pyroxène (Mg, Fe)SiO3 sont les principaux minéraux découverts de cette manière. Ceux-ci et d'autres minéraux sont réfractaires et cristallins à haute température; donc une grande partie se sépare du magma qui monte, soit en formant du nouveau matériau dans la croûte, soit en ne quittant pas le manteau. Une partie du manteau supérieur, appelée asthénosphère, serait d'ailleurs partiellement en fusion.

La croûte océanique: 0,099% de la masse terrestre; profondeur de 0 - 10 kilomètres (0 - 6 milles).
La croûte océanique constitue 0,147% de la masse manteau- croûte. La plus grande partie de la croûte terrestre s'est formée à partir de l'activité volcanique. Le système de dorsales océaniques, un réseau de volcans long de 40 000 kilomètres (25 000 milles), génère de la nouvelle croûte océanique à un débit de 17 km ³ par année, en couvrant le fond des océans avec du basalte. Hawaii et l'Islande sont deux exemples de l'accumulation de basalte.

La croûte continentale: 0,374% de la masse terrestre; profondeur de 0 - 50 kilomètres (0 - 31 milles).
La croûte continentale constitue 0,554% de la masse manteau-croûte. C'est la partie la plus externe de la Terre, composée essentiellement de roches cristallines. Ce sont des minéraux flottables de faible densité principalement constitués de quartz (SiO2) et de feldspath (des silicates pauvres en métal). La croûte (océanique et continentale) constitue la surface de la Terre; ainsi, c'est la partie la plus froide de notre planète. Puisque le roc froid ne se déforme que très lentement, nous appelons cette écorce rigide la lithosphère (la couche rocheuse ou solide).

La lithosphère & la tectonique des plaques

La tectonique des plaques comprend la formation des plaques de la lithosphère, leur mouvement latéral, leurs interactions et leur destruction. La chaleur interne de la Terre est dissipée en grande quantité par ce mécanisme qui est aussi responsable de la formation des grandes structures topographiques terrestres. Les fosses et les plateaux continentaux de basalte sont créés aux endroits de fracture par l'infiltration dans le fond océanique, de magma provenant du manteau. C'est ainsi que se forme de la nouvelle croûte et que se séparent les dorsales médio-océaniques. Les plaques entrent en collision et sont détruites lorsqu'elles descendent aux zones de subduction, produisant les profondes fosses océaniques, les files de volcans, transformant profondément les zones de fractures, soulevant d'immenses plateaux et plissant les chaînes de montagnes. Actuellement la lithosphère terrestre est découpée en huit grandes plaques accompagnées d'environ deux douzaines de plus petites. L'ensemble de ces plaques repose sur le manteau et les plaques dérivent au rythme de 5 à 10 centimètres (2 à 4 pouces) par année. Les huit grandes plaques sont: L'Afrique, l'Antartique, l'Eurasie, la plaque indienne-australienne, la plaque Nazca, l'Amérique-du-nord, l'Amérique-du-sud, et la plaque du Pacifique. Quelques unes des plus petites sont: Les plaques de l'Anatolie, d'Arabie, des Caraïbes, des Cocos, des Philippines et de la Somalie.

	Noyau interne: 1,7% de la masse terrestre; profondeur de 5 150 - 6 370 kilomètres (3 219 - 3 981 milles). Le noyau interne est solide sans être attaché au manteau, suspendu à l'intérieur du noyau externe en fusion. On croit que sa solidité est un résultat de solidification sous pression, un phénomène qui affecte la plupart des liquides lorsque la température diminue ou la pression augmente.
	Noyau externe: 30,8% de la masse terrestre; profondeur de 2 890 - 5 150 kilomètres (1 806 - 3 219 milles). Le noyau externe est constitué d'un liquide chaud et conducteur d'électricité à l'intérieur duquel se produisent des mouvements de convection. Cette couche conductrice, combinée avec la rotation de la Terre, crée un effet dynamo qui maintient un système de courants électriques connus sous le nom de champs magnétique terrestre. Ce phénomène est de plus responsable des subtiles irrégularités dans la rotation de la Terre. Cette couche n'est pas aussi dense que du fer en fusion pur, ce qui indique la présence d'éléments plus légers. Les scientifiques soupçonnent la présence de souffre et/ou d'oxygène dans une concentration d'environ 10% parce que ces éléments sont abondants dans le cosmos et se dissolvent rapidement dans le fer en fusion.
	Couche D": 3% de la masse terrestre; profondeur de 2 700 - 2 890 kilomètres (1 688 - 1 806 milles). Cette couche a une épaisseur d'environ 200 à 300 kilomètres (125 à 188 milles) et représente environ 4% de la masse manteau-croûte. Bien que cette couche soit souvent considérée comme faisant partie du manteau inférieur, les zones de discontinuité sismiques laissent à penser que la couche D" soit différente chimiquement du manteau inférieur situé juste au-dessus. Les scientifiques ont émis une théorie selon laquelle soit cette matière s'est dissoute dans le noyau, ou bien elle a pu couler à travers le manteau sans pouvoir se rendre au noyau à cause de sa densité.
	Manteau inférieur: 49,2% de la masse terrestre; profondeur de 650 - 2 890 kilomètres (406 -1 806 milles). Le manteau inférieur constitue 72,9% de la masse manteau-croûte et se compose probablement principalement de silice, de magnésium, et d'oxygène. Il contient aussi probablement un peu de fer, de calcium et d'aluminium. Les scientifiques en arrivent à ces conclusions en prenant pour acquis que la Terre contient des quantités et proportions similaires d'éléments cosmiques découverts dans le Soleil et certaines météorites primitives.
	Couche de transition: 7,5% de la masse terrestre; profondeur de 400 - 650 kilomètres (250-406 milles). La région de transition ou mésosphère (pour "manteau du milieu), parfois aussi appelée la couche fertile, constitue 11,1% de la masse manteau-croûte; c'est de plus la source de magma basaltique. Elle contient aussi du calcium, de l'aluminium, en plus du grenat, qui est un complexe minéral de silicates et d'aluminium. Le grenat dans cette couche la rend dense lorsqu'elle est froide. Elle tend à flotter sur la phase liquide lorsqu'elle est chaude, car les minéraux qu'elle contient peuvent facilement fondre pour former du basalte qui peut alors remonter à travers les couches supérieures sous forme de magma.
	Le manteau supérieur: 10,3% de la masse terrestre; profondeur de 10 - 400 kilomètres (6 - 250 milles). Le manteau supérieur constitue 15,3% de la masse manteau-croûte. Des fragments mis à jour par l'érosion de ceintures montagneuses et par des éruptions volcaniques ont servi à en déterminer la composition. De l'olivine (Mg, Fe)2SiO4 et du pyroxène (Mg, Fe)SiO3 sont les principaux minéraux découverts de cette manière. Ceux-ci et d'autres minéraux sont réfractaires et cristallins à haute température; donc une grande partie se sépare du magma qui monte, soit en formant du nouveau matériau dans la croûte, soit en ne quittant pas le manteau. Une partie du manteau supérieur, appelée asthénosphère, serait d'ailleurs partiellement en fusion.
	La croûte océanique: 0,099% de la masse terrestre; profondeur de 0 - 10 kilomètres (0 - 6 milles). La croûte océanique constitue 0,147% de la masse manteau- croûte. La plus grande partie de la croûte terrestre s'est formée à partir de l'activité volcanique. Le système de dorsales océaniques, un réseau de volcans long de 40 000 kilomètres (25 000 milles), génère de la nouvelle croûte océanique à un débit de 17 km ³ par année, en couvrant le fond des océans avec du basalte. Hawaii et l'Islande sont deux exemples de l'accumulation de basalte.
	La croûte continentale: 0,374% de la masse terrestre; profondeur de 0 - 50 kilomètres (0 - 31 milles). La croûte continentale constitue 0,554% de la masse manteau-croûte. C'est la partie la plus externe de la Terre, composée essentiellement de roches cristallines. Ce sont des minéraux flottables de faible densité principalement constitués de quartz (SiO2) et de feldspath (des silicates pauvres en métal). La croûte (océanique et continentale) constitue la surface de la Terre; ainsi, c'est la partie la plus froide de notre planète. Puisque le roc froid ne se déforme que très lentement, nous appelons cette écorce rigide la lithosphère (la couche rocheuse ou solide).

La lithosphère océanique

La lithosphère continentale

La tectonique des plaques