Plaques tectoniques : relier séismes, volcans et limites

Une lithosphère découpée en plaques

La lithosphère est l'enveloppe rigide externe du globe. Elle comprend la croûte et la partie supérieure du manteau, sur une épaisseur de l'ordre de la centaine de kilomètres. Elle est découpée en une quinzaine de plaques lithosphériques, qui se déplacent lentement sur l'asthénosphère, une couche du manteau plus déformable.

Des mouvements lents mais mesurables

Les plaques se déplacent de quelques centimètres par an, soit à peu près la vitesse de pousse des ongles. Ces mouvements sont mesurés par satellites (GPS). Ils paraissent minuscules, mais ils s'accumulent pendant des millions d'années.

Localiser séismes et volcans

Sur une carte du monde, les séismes et les volcans actifs ne sont pas répartis au hasard. Ils dessinent des bandes étroites qui suivent les limites entre plaques. Au centre d'une plaque, ils sont rares.

Trois types de limites

Une limite de plaques est la zone de contact entre deux plaques. On en distingue trois types.

• Limite divergente : les plaques s'écartent. Du magma remonte et forme de la nouvelle lithosphère océanique le long d'une dorsale océanique. On y observe des volcans et des séismes peu profonds.
• Limite convergente : les plaques se rapprochent. Si une plaque océanique, plus dense, plonge sous l'autre, c'est une subduction. Les séismes y sont de plus en plus profonds quand on s'éloigne de la fosse océanique, et des volcans apparaissent sur la plaque qui chevauche. Si deux continents se rencontrent, c'est une collision : elle forme une chaîne de montagnes avec de nombreux séismes, mais en général sans volcans.
• Limite coulissante : les plaques glissent latéralement l'une contre l'autre, comme le long de la faille de San Andreas en Californie. Les roches se bloquent, puis cèdent brusquement. Cela provoque des séismes, sans volcans.

Un exemple concret : la côte ouest de l'Amérique du Sud

Au large du Chili, la plaque de Nazca, océanique, plonge sous la plaque sud-américaine. C'est une zone de subduction. On y observe de forts séismes, dont les foyers sont de plus en plus profonds vers l'est, et la chaîne volcanique des Andes. Les deux phénomènes s'expliquent par le même mécanisme : la plaque qui s'enfonce frotte et se fracture, et sa descente provoque la formation de magma sous la plaque chevauchante.

Un piège à éviter

Une plaque n'est pas un continent. La plaque africaine, par exemple, comprend un continent et une partie d'océan. De plus, séismes et volcans ne vont pas toujours ensemble : une limite coulissante ou une collision produit des séismes sans volcans. Il faut donc toujours regarder le type de mouvement entre les plaques avant de conclure.

À retenir

Séismes et volcans sont des témoins des mouvements des plaques : leur position et leur profondeur permettent de reconnaître le type de limite.

Pour situer d'un coup d'œil les limites de plaques et la répartition des séismes et des volcans, vous pouvez explorer la carte tectonique qui permet de visualiser plaques, séismes et volcans.

Exercice 1 : Reconnaître le type de limite

Données pédagogiques simplifiées : trois zones du globe sont décrites dans le tableau.

1. Nommez le type de limite de chaque zone (A, B et C).
2. Expliquez pourquoi on ne trouve aucun volcan dans la zone C.
3. Citez une structure que l'on peut s'attendre à trouver dans la zone A.

Exercice 2 : Lire la profondeur des séismes

Données pédagogiques simplifiées : cinq séismes sont enregistrés à proximité d'une zone de subduction.

1. Décrivez comment la profondeur des foyers évolue quand on s'éloigne de la fosse.
2. Calculez l'augmentation de profondeur entre les séismes 1 et 5.
3. Calculez de combien la profondeur augmente en moyenne pour 100 km de distance supplémentaire entre les séismes 1 et 5.
4. Que révèle cette répartition sur la position de la plaque qui plonge ?

Exercice 3 : Vitesse des plaques et durée

Données pédagogiques simplifiées : de part et d'autre d'une dorsale, deux plaques s'écartent l'une de l'autre à la vitesse totale constante de 4 cm par an.

1. Calculez la distance d'écartement en 1 million d'années, en centimètres puis en kilomètres (1 km = 100 000 cm).
2. À cette vitesse, combien de temps faut-il pour qu'un océan atteigne 2 000 km de large ?
3. Un élève affirme : « la plaque africaine, c'est le continent africain ». Corrigez cette idée.

Correction complète

Exercice 1 : correction

1. Zone A : limite divergente, car les plaques s'écartent. Zone B : limite convergente avec subduction, car une plaque plonge sous l'autre et les séismes atteignent de grandes profondeurs. Zone C : limite coulissante, car les plaques glissent l'une contre l'autre.
2. Dans la zone C, aucune plaque ne s'écarte et aucune ne s'enfonce : il n'y a ni remontée ni formation de magma. Les roches se bloquent puis se fracturent, ce qui provoque seulement des séismes.
3. En A, on peut s'attendre à une dorsale océanique, avec des volcans et de la nouvelle lithosphère qui se forme.

Exercice 2 : correction

1. La profondeur des foyers augmente régulièrement avec la distance à la fosse : elle passe de 10 km à 350 km quand la distance passe de 50 km à 600 km.
2. Augmentation de profondeur : 350 − 10 = 340 km.
3. Distance supplémentaire : 600 − 50 = 550 km. Rapport : 340 ÷ 550 ≈ 0,62 km de profondeur par kilomètre. Pour 100 km de distance, la profondeur augmente donc d'environ 62 km.
4. Les foyers sont alignés le long d'un plan incliné. Cela montre que la plaque océanique s'enfonce en oblique dans le manteau, et que les séismes se produisent au niveau de cette plaque plongeante.

Exercice 3 : correction

1. Distance en 1 million d'années : 4 cm × 1 000 000 = 4 000 000 cm. Conversion : 4 000 000 ÷ 100 000 = 40 km. Les plaques s'écartent donc de 40 km en 1 million d'années.
2. On convertit 2 000 km en centimètres : 2 000 × 100 000 = 200 000 000 cm. Durée : 200 000 000 ÷ 4 = 50 000 000 ans, soit 50 millions d'années. On retrouve ce résultat avec 2 000 ÷ 40 = 50 millions d'années.
3. L'affirmation est fausse. Une plaque est un morceau de lithosphère délimité par des limites, et son contour ne suit pas celui d'un continent. La plaque africaine comprend le continent africain et une partie du fond de l'océan voisin, jusqu'à la dorsale qui la limite.