Carte des plaques tectoniques

Les plaques lithosphériques

La surface de la Terre est formée de la lithosphère, une enveloppe rigide d'environ cent kilomètres d'épaisseur. Elle est découpée en plaques lithosphériques qui se déplacent de quelques centimètres par an. Les contraintes se concentrent surtout aux limites de plaques.

Définitions essentielles

• Séisme : rupture brutale de roches qui libère de l'énergie et fait vibrer le sol. Le foyer est le lieu de la rupture, l'épicentre est le point de la surface situé à sa verticale.
• Volcan : relief construit par la remontée de magma qui atteint la surface lors d'une éruption.
• Limite divergente : deux plaques s'écartent, comme à une dorsale océanique.
• Limite convergente : deux plaques se rapprochent, par subduction (une plaque plonge sous l'autre) ou par collision.
• Limite décrochante : deux plaques coulissent l'une contre l'autre.

Méthode pour comparer deux distributions

1. Relever la longitude et la latitude de chaque séisme et de chaque volcan.
2. Les placer sur un quadrillage papier : longitude en abscisse, latitude en ordonnée, avec un crayon de couleur différente pour chaque phénomène.
3. Chercher les alignements et les zones vides.
4. Comparer ces alignements avec les limites de plaques connues.
5. Conclure en distinguant ce qui est fréquent de ce qui est général.

Exemple concret : le Japon

Au large du Japon, la plaque pacifique plonge sous une plaque voisine : c'est une subduction. Le frottement entre les plaques provoque de nombreux séismes, dont celui de Tōhoku en 2011, de magnitude voisine de 9. La plaque qui plonge libère de l'eau, ce qui fait fondre en partie les roches situées au-dessus. Le magma monte et alimente des volcans comme le Fuji. Séismes et volcans forment donc une bande allongée, parallèle à la limite de plaques.

Un piège à éviter

On croit souvent que tout séisme et tout volcan se trouvent sur une limite de plaques, et que toute limite porte des volcans. C'est faux dans les deux sens. Hawaï est au milieu de la plaque pacifique : ses volcans sont alimentés par un point chaud, une source de magma qui perce la plaque loin de ses bords. À l'inverse, une limite décrochante comme celle d'Haïti produit des séismes mais pas de volcans, car aucun magma n'y remonte. La formulation correcte est la suivante : la grande majorité des séismes et des volcans se concentre aux limites de plaques, mais le type de limite détermine ce qu'on y observe, et il existe des exceptions.

Exercice 1 : Placer et classer des sites

Données pédagogiques simplifiées (valeurs arrondies, E pour est de Greenwich, O pour ouest, N pour nord de l'équateur, S pour sud).

1. Combien de sites sont à l'ouest de Greenwich ? Lesquels ?
2. Place les sept points sur un quadrillage papier. Quels quatre sites bordent l'océan Pacifique ?
3. Kilauea est à plus de 3 000 km de toute limite de plaques. Que montre ce cas ?

Exercice 2 : Compter et comparer

Données pédagogiques simplifiées : un échantillon de 100 séismes et de 55 volcans actifs est classé selon sa position.

1. Vérifie que l'échantillon compte bien 55 volcans.
2. Calcule le pourcentage de séismes situés sur la bordure du Pacifique.
3. Calcule le pourcentage de volcans situés à l'intérieur des plaques (arrondi à l'unité).
4. Rédige une conclusion nuancée sur le lien avec les limites de plaques.

Exercice 3 : Vitesse et type de limite

Données pédagogiques simplifiées : dans l'Atlantique Nord, deux plaques s'écartent de part et d'autre d'une dorsale, de 2 cm par an au total, de façon constante. L'océan mesure 4 000 km de large.

1. Quel type de limite est une dorsale ? Quels phénomènes y attend-on ?
2. De combien de kilomètres les plaques s'écartent-elles en un million d'années ?
3. Combien de temps faut-il pour atteindre 4 000 km ?
4. Un élève dit : Haïti n'a pas de volcan, donc ses séismes n'ont aucun lien avec les plaques. Réponds-lui.

Correction complète

Exercice 1 : correction

1. Les longitudes ouest sont celles de Saint Helens (122 O), Valdivia (73 O), Kilauea (155 O) et Haïti (72 O). Quatre sites sur sept sont donc à l'ouest de Greenwich. Fuji, Tōhoku et Etna sont à l'est.
2. Fuji et Tōhoku se placent à l'ouest du Pacifique, Saint Helens et Valdivia à l'est. Ces quatre sites bordent le Pacifique et dessinent une partie de la ceinture de feu du Pacifique, une zone riche en séismes et en volcans.
3. Kilauea se trouve au milieu de la plaque pacifique, pourtant il est volcanique. Un volcan peut donc exister loin des limites, grâce à un point chaud. La répartition suit les limites de plaques sans les suivre à 100 %.

Exercice 2 : correction

1. 40 + 6 + 4 + 5 = 55 volcans. L'échantillon est cohérent.
2. 60 séismes sur 100 : 60 / 100 × 100 = 60 %.
3. 5 volcans sur 55 : 5 / 55 × 100 ≈ 9,1, soit environ 9 %.
4. Les séismes aux limites représentent 60 + 20 + 10 = 90 %. Les volcans aux limites représentent 50 / 55 ≈ 91 %. Séismes et volcans sont donc surtout concentrés aux limites de plaques, avec la bordure du Pacifique en tête. Mais environ 10 % des séismes et 9 % des volcans sont à l'intérieur des plaques : la règle est très générale, pas absolue.

Exercice 3 : correction

1. Une dorsale est une limite divergente : les plaques s'écartent, le magma remonte et forme de la nouvelle lithosphère océanique. On y attend du volcanisme et des séismes.
2. 2 cm/an × 1 000 000 ans = 2 000 000 cm = 20 000 m = 20 km.
3. 4 000 km = 4 000 × 100 000 cm = 400 000 000 cm. Durée : 400 000 000 / 2 = 200 000 000 ans, soit 200 millions d'années, si la vitesse reste constante.
4. L'affirmation est fausse. Haïti est située sur une limite décrochante où les plaques coulissent. Les roches se rompent le long d'une faille, ce qui provoque des séismes. Aucun magma ne remonte à cet endroit, donc il n'y a pas de volcan. L'absence de volcan ne prouve pas l'absence de lien avec les plaques.