théorie tectonique. Plaques lithosphériques

Que sait-on de la lithosphère ?

Les plaques tectoniques sont de grandes zones stables de la croûte terrestre qui sont les parties constitutives de la lithosphère. Si l'on se tourne vers la tectonique, la science qui étudie les plates-formes lithosphériques, on apprend que de vastes étendues de la croûte terrestre sont limitées de toutes parts par des zones spécifiques : activités volcaniques, tectoniques et sismiques. C'est aux jonctions des plaques voisines que se produisent des phénomènes qui, en règle générale, ont des conséquences catastrophiques. Ceux-ci comprennent à la fois des éruptions volcaniques et de forts tremblements de terre à l'échelle de l'activité sismique. Dans le processus d'étude de la planète, la tectonique des plates-formes a joué un rôle très important. Son importance peut être comparée à la découverte de l'ADN ou au concept héliocentrique en astronomie.

Si nous rappelons la géométrie, nous pouvons imaginer qu'un point peut être le point de contact des limites de trois plaques ou plus. L'étude de la structure tectonique de la croûte terrestre montre que les plus dangereuses et qui s'effondrent rapidement sont les jonctions de quatre plates-formes ou plus. Cette formation est la plus instable.

La lithosphère est divisée en deux types de plaques, différentes dans leurs caractéristiques : continentales et océaniques. Il convient de souligner la plate-forme du Pacifique, composée de croûte océanique. La plupart des autres sont constituées du soi-disant bloc, lorsque la plaque continentale est soudée à la plaque océanique.

L'emplacement des plates-formes montre qu'environ 90% de la surface de notre planète est constituée de 13 grandes zones stables de la croûte terrestre. Les 10% restants tombent sur de petites formations.

Les scientifiques ont compilé une carte des plus grandes plaques tectoniques :

Australien;
sous-continent arabe;
Antarctique;
Africain;
Hindoustan ;
Eurasien;
plaque de Nazca ;
Cuiseur Noix de Coco ;
Pacifique;
plates-formes nord et sud-américaines ;
plaque Scotia;
Assiette des Philippines.

De la théorie, nous savons que la coquille solide de la terre (lithosphère) se compose non seulement des plaques qui forment le relief de la surface de la planète, mais aussi de la partie profonde - le manteau. Les plates-formes continentales ont une épaisseur de 35 km (dans les régions plates) à 70 km (dans la zone des chaînes de montagnes). Les scientifiques ont prouvé que la plaque de l'Himalaya a la plus grande épaisseur. Ici, l'épaisseur de la plate-forme atteint 90 km. La lithosphère la plus fine se trouve dans la zone océanique. Son épaisseur ne dépasse pas 10 km et, dans certaines régions, ce chiffre est de 5 km. Sur la base d'informations sur la profondeur à laquelle se trouve l'épicentre du tremblement de terre et sur la vitesse de propagation des ondes sismiques, des calculs sont effectués sur l'épaisseur des sections de la croûte terrestre.

Le processus de formation des plaques lithosphériques

La lithosphère est constituée principalement de substances cristallines formées à la suite du refroidissement du magma lorsqu'il atteint la surface. La description de la structure des plates-formes parle de leur hétérogénéité. Le processus de formation de la croûte terrestre s'est déroulé sur une longue période et se poursuit à ce jour. À travers des microfissures dans la roche, du magma liquide en fusion est venu à la surface, créant de nouvelles formes bizarres. Ses propriétés ont changé en fonction du changement de température et de nouvelles substances se sont formées. Pour cette raison, les minéraux qui se trouvent à différentes profondeurs diffèrent dans leurs caractéristiques.

La surface de la croûte terrestre dépend de l'influence de l'hydrosphère et de l'atmosphère. Il y a des intempéries constantes. Sous l'influence de ce processus, les formes changent et les minéraux sont broyés, changeant leurs caractéristiques avec la même composition chimique. À la suite des intempéries, la surface est devenue plus lâche, des fissures et des microdépressions sont apparues. À ces endroits, des dépôts sont apparus, que nous appelons le sol.

Carte des plaques tectoniques

A première vue, il semble que la lithosphère soit stable. Sa partie supérieure est telle, mais la partie inférieure, qui se distingue par sa viscosité et sa fluidité, est mobile. La lithosphère est divisée en un certain nombre de parties, les plaques dites tectoniques. Les scientifiques ne peuvent pas dire de combien de parties se compose la croûte terrestre, car en plus des grandes plates-formes, il existe également des formations plus petites. Les noms des plus grandes plaques ont été donnés ci-dessus. Le processus de formation de la croûte terrestre est en cours. Nous ne le remarquons pas, car ces actions se produisent très lentement, mais en comparant les résultats des observations pour différentes périodes, nous pouvons voir de combien de centimètres par an les limites des formations se déplacent. Pour cette raison, la carte tectonique du monde est constamment mise à jour.

Cocos de plaque tectonique

La plate-forme Cocos est un représentant typique des parties océaniques de la croûte terrestre. Il est situé dans la région du Pacifique. À l'ouest, sa frontière longe la crête de l'East Pacific Rise, et à l'est sa frontière peut être définie par une ligne conventionnelle le long de la côte de l'Amérique du Nord, de la Californie à l'isthme de Panama. Cette plaque est en subduction sous la plaque caribéenne voisine. Cette zone est caractérisée par une forte activité sismique.

Le Mexique souffre le plus des tremblements de terre dans cette région. Parmi tous les pays d'Amérique, c'est sur son territoire que se trouvent les volcans les plus éteints et les plus actifs. Le pays a subi un grand nombre de séismes d'une magnitude supérieure à 8 points. La région est assez densément peuplée, par conséquent, en plus de la destruction, l'activité sismique fait également un grand nombre de victimes. Contrairement à Cocos, situé dans une autre partie de la planète, les plateformes australienne et de Sibérie occidentale sont stables.

Mouvement des plaques tectoniques

Pendant longtemps, les scientifiques ont essayé de comprendre pourquoi une région de la planète a un terrain montagneux, tandis qu'une autre est plate, et pourquoi des tremblements de terre et des éruptions volcaniques se produisent. Diverses hypothèses ont été construites principalement sur les connaissances disponibles. Ce n'est qu'après les années 50 du XXe siècle qu'il a été possible d'étudier plus en détail la croûte terrestre. Les montagnes se sont formées sur les sites de failles de plaques, la composition chimique de ces plaques a été étudiée et des cartes des régions à activité tectonique ont également été créées.

Dans l'étude de la tectonique, une place particulière était occupée par l'hypothèse du déplacement des plaques lithosphériques. Au début du XXe siècle, le géophysicien allemand A. Wegener a avancé une théorie audacieuse sur les raisons de leur déplacement. Il a soigneusement étudié les contours de la côte occidentale de l'Afrique et de la côte orientale de l'Amérique du Sud. Le point de départ de ses recherches était précisément la similitude des contours de ces continents. Il a suggéré que, peut-être, ces continents étaient auparavant un tout unique, puis une rupture s'est produite et le déplacement de parties de la croûte terrestre a commencé.

Ses recherches ont porté sur les processus du volcanisme, l'étirement de la surface du fond de l'océan et la structure visqueuse-liquide du globe. Ce sont les travaux d'A. Wegener qui ont constitué la base des recherches menées dans les années 60 du siècle dernier. Ils sont devenus le fondement de l'émergence de la théorie de la "tectonique des plaques lithosphériques".

Cette hypothèse décrivait le modèle de la Terre comme suit : des plateformes tectoniques à structure rigide et de masses différentes étaient posées sur la substance plastique de l'asthénosphère. Ils étaient dans un état très instable et bougeaient constamment. Pour une compréhension plus simple, nous pouvons faire une analogie avec les icebergs qui dérivent constamment dans les eaux océaniques. De même, les structures tectoniques, étant sur une substance plastique, sont constamment en mouvement. Lors des déplacements, les plaques se heurtaient constamment, venaient les unes sur les autres, des joints et des zones de séparation des plaques apparaissaient. Ce processus était dû à la différence de masse. Des zones d'activité tectonique accrue se sont formées sur les sites de collision, des montagnes sont apparues, des tremblements de terre et des éruptions volcaniques se sont produits.

Le taux de déplacement n'était pas supérieur à 18 cm par an. Des failles se sont formées, dans lesquelles du magma est entré depuis les couches profondes de la lithosphère. Pour cette raison, les roches qui composent les plates-formes océaniques sont d'âges différents. Mais les scientifiques ont avancé une théorie encore plus incroyable. Selon certains représentants du monde scientifique, le magma est venu à la surface et s'est progressivement refroidi, créant une nouvelle structure de fond, tandis que "l'excès" de la croûte terrestre, sous l'influence de la dérive des plaques, s'est enfoncé à l'intérieur de la terre et s'est à nouveau transformé en magma liquide. Quoi qu'il en soit, les mouvements des continents se produisent à notre époque, et pour cette raison, de nouvelles cartes sont créées pour étudier plus avant le processus de dérive des structures tectoniques.

La base de la géologie théorique au début du XXe siècle était l'hypothèse de la contraction. La terre se refroidit comme une pomme cuite et des rides y apparaissent sous la forme de chaînes de montagnes. Ces idées ont été développées par la théorie des géosynclinaux, créée sur la base de l'étude des structures plissées. Cette théorie a été formulée par James Dana, qui a ajouté le principe d'isostasie à l'hypothèse de la contraction. Selon ce concept, la Terre est constituée de granites (continents) et de basaltes (océans). Lorsque la Terre est comprimée dans les creux des océans, des forces tangentielles apparaissent qui exercent une pression sur les continents. Ces derniers s'élèvent dans les chaînes de montagnes puis s'effondrent. Le matériau obtenu à la suite de la destruction est déposé dans les dépressions.

En outre, Wegener a commencé à rechercher des preuves géophysiques et géodésiques. Cependant, à cette époque, le niveau de ces sciences n'était manifestement pas suffisant pour fixer le mouvement actuel des continents. En 1930, Wegener mourut lors d'une expédition au Groenland, mais avant sa mort, il savait déjà que la communauté scientifique n'acceptait pas sa théorie.

Initialement théorie de la dérive des continents a été accueilli favorablement par la communauté scientifique, mais en 1922, il a été sévèrement critiqué par plusieurs experts bien connus à la fois. Le principal argument contre la théorie était la question de la force qui déplace les plaques. Wegener croyait que les continents se déplaçaient le long des basaltes du fond de l'océan, mais cela nécessitait un effort énorme, et personne ne pouvait nommer la source de cette force. La force de Coriolis, les phénomènes de marée et quelques autres ont été proposés comme source de mouvement des plaques, cependant, les calculs les plus simples ont montré que tous ne suffisent absolument pas pour déplacer d'énormes blocs continentaux.

Les critiques de la théorie de Wegener ont mis la question de la force qui déplace les continents au premier plan et ont ignoré tous les nombreux faits qui ont confirmé inconditionnellement la théorie. En fait, ils ont trouvé le seul problème dans lequel le nouveau concept était impuissant, et sans critique constructive, ils ont rejeté la preuve principale. Après la mort d'Alfred Wegener, la théorie de la dérive des continents est rejetée, considérée comme une science marginale, et la grande majorité des recherches continue à être menée dans le cadre de la théorie des géosynclinaux. Certes, elle a également dû chercher des explications à l'histoire de l'installation des animaux sur les continents. Pour cela, des ponts terrestres ont été inventés qui reliaient les continents, mais plongeaient dans les profondeurs de la mer. Ce fut une autre naissance de la légende de l'Atlantide. Il convient de noter que certains scientifiques n'ont pas reconnu le verdict des autorités mondiales et ont continué à rechercher des preuves du mouvement des continents. So du Toit Alexandre du Toit) a expliqué la formation des montagnes himalayennes par la collision de l'Hindoustan et de la plaque eurasienne.

La lutte acharnée entre les fixistes, comme on appelait les partisans de l'absence de mouvements horizontaux significatifs, et les mobilistes, qui soutenaient que les continents bougeaient, s'est rallumée avec une vigueur renouvelée dans les années 1960, lorsque, à la suite de l'étude du fond des océans, les clés pour comprendre la « machine » qu'est la Terre.

Au début des années 1960, une carte topographique du fond de l'océan mondial a été compilée, montrant que les dorsales médio-océaniques sont situées au centre des océans, qui s'élèvent de 1,5 à 2 km au-dessus des plaines abyssales recouvertes de sédiments. Ces données ont permis à R. Dietz et Harry Hess d'émettre l'hypothèse de la propagation en 1963. Selon cette hypothèse, la convection se produit dans le manteau à un rythme d'environ 1 cm/an. Les branches ascendantes des cellules de convection transportent les matériaux du manteau sous les dorsales médio-océaniques, qui renouvellent le plancher océanique dans la partie axiale de la dorsale tous les 300 à 400 ans. Les continents ne flottent pas sur la croûte océanique, mais se déplacent le long du manteau, étant passivement "soudés" dans les plaques lithosphériques. Selon le concept d'étalement, les bassins océaniques de la structure sont instables, instables, tandis que les continents sont stables.

La même force motrice (différence de hauteur) détermine le degré de compression horizontale élastique de la croûte par la force de frottement visqueux de l'écoulement contre la croûte terrestre. La valeur de cette compression est faible dans la région du flux ascendant du manteau et augmente à mesure qu'il se rapproche du lieu de flux descendant (en raison du transfert de contrainte de compression à travers la croûte solide immobile dans la direction du lieu de montée au lieu de descente du flux). Au-dessus du flux descendant, la force de compression dans la croûte est si grande que de temps en temps la résistance de la croûte est dépassée (dans la zone de résistance la plus faible et de contrainte la plus élevée), un inélastique (plastique, cassant) une déformation de la croûte se produit - un tremblement de terre. Dans le même temps, des chaînes de montagnes entières, par exemple l'Himalaya, sont évincées du lieu de déformation de la croûte (en plusieurs étapes).

Avec la déformation plastique (fragile), la contrainte qui s'y trouve diminue très rapidement (au rythme du déplacement de la croûte lors d'un tremblement de terre) - la force de compression dans la source du tremblement de terre et ses environs. Mais immédiatement après la fin de la déformation inélastique, une augmentation très lente de la contrainte (déformation élastique) interrompue par le séisme se poursuit en raison du mouvement très lent de l'écoulement du manteau visqueux, déclenchant le cycle de préparation au prochain séisme.

Ainsi, le mouvement des plaques est une conséquence du transfert de chaleur des zones centrales de la Terre par un magma très visqueux. Dans ce cas, une partie de l'énergie thermique est convertie en travail mécanique pour surmonter les forces de frottement, et une partie, ayant traversé la croûte terrestre, est rayonnée dans l'espace environnant. Notre planète est donc, en quelque sorte, un moteur thermique.

Il existe plusieurs hypothèses concernant la cause de la température élevée de l'intérieur de la Terre. Au début du XXe siècle, l'hypothèse du caractère radioactif de cette énergie était populaire. Cela semblait confirmé par des estimations de la composition de la croûte supérieure, qui montraient des concentrations très importantes d'uranium, de potassium et d'autres éléments radioactifs, mais il s'est avéré plus tard que la teneur en éléments radioactifs dans les roches de la croûte terrestre était totalement insuffisante. pour assurer le flux observé de chaleur profonde. Et la teneur en éléments radioactifs de la matière sous-crustale (de composition proche des basaltes du fond de l'océan), pourrait-on dire, est négligeable. Cependant, cela n'exclut pas une teneur suffisamment élevée en éléments radioactifs lourds qui génèrent de la chaleur dans les zones centrales de la planète.

Un autre modèle explique l'échauffement par différenciation chimique de la Terre. Initialement, la planète était un mélange de silicate et de substances métalliques. Mais simultanément avec la formation de la planète, sa différenciation en coquilles séparées a commencé. La partie métallique plus dense s'est précipitée vers le centre de la planète et les silicates se sont concentrés dans les coquilles supérieures. Dans ce cas, l'énergie potentielle du système a diminué et s'est transformée en énergie thermique.

D'autres chercheurs pensent que le réchauffement de la planète s'est produit à la suite d'une accrétion lors d'impacts de météorites à la surface d'un corps céleste naissant. Cette explication est douteuse - lors de l'accrétion, la chaleur a été libérée pratiquement à la surface, d'où elle s'est facilement échappée dans l'espace, et non dans les régions centrales de la Terre.

Forces secondaires

La force de frottement visqueuse résultant de la convection thermique joue un rôle décisif dans les mouvements des plaques, mais à côté d'elle, d'autres forces plus petites mais également importantes agissent sur les plaques. Ce sont les forces d'Archimède, qui assurent que la croûte plus légère flotte à la surface du manteau plus lourd. Forces de marée, dues à l'influence gravitationnelle de la Lune et du Soleil (la différence de leur influence gravitationnelle sur des points de la Terre à différentes distances d'eux). Maintenant, la «bosse» de marée sur Terre, causée par l'attraction de la Lune, est en moyenne d'environ 36 cm.Auparavant, la Lune était plus proche et c'était à grande échelle, la déformation du manteau entraîne son échauffement. Par exemple, le volcanisme observé sur Io (un satellite de Jupiter) est causé précisément par ces forces - la marée sur Io est d'environ 120 m. Ainsi que les forces résultant des changements de pression atmosphérique sur diverses parties de la surface de la terre - atmosphérique les forces de pression changent assez souvent de 3%, ce qui équivaut à une couche continue d'eau de 0,3 m d'épaisseur (ou de granit d'au moins 10 cm d'épaisseur). De plus, ce changement peut se produire dans une zone de centaines de kilomètres de large, tandis que le changement des forces de marée se produit plus en douceur - à des distances de milliers de kilomètres.

Limites de séparation divergentes ou de plaques

Ce sont les limites entre les plaques se déplaçant dans des directions opposées. Dans le relief de la Terre, ces limites s'expriment par des failles, des déformations de traction y prédominent, l'épaisseur de la croûte est réduite, le flux de chaleur est maximal et un volcanisme actif se produit. Si une telle frontière se forme sur un continent, un rift continental se forme, qui peut ensuite se transformer en un bassin océanique avec un rift océanique au centre. Dans les rifts océaniques, la propagation entraîne la formation d'une nouvelle croûte océanique.

crevasses océaniques

Schéma de la structure de la dorsale médio-océanique

failles continentales

La division du continent en plusieurs parties commence par la formation d'une faille. La croûte s'amincit et s'écarte, le magmatisme commence. Une dépression linéaire étendue d'une profondeur d'environ des centaines de mètres se forme, qui est limitée par une série de failles normales. Après cela, deux scénarios sont possibles : soit l'expansion du rift s'arrête et il se remplit de roches sédimentaires, se transformant en aulacogène, soit les continents continuent de s'éloigner et entre eux, déjà dans des rifts typiquement océaniques, la croûte océanique commence à se former .

frontières convergentes

Les frontières convergentes sont des frontières où les plaques entrent en collision. Trois options sont possibles :

Plaque continentale avec océanique. La croûte océanique est plus dense que la croûte continentale et les sous-conduits sous le continent dans une zone de subduction.
Plaque océanique avec océanique. Dans ce cas, l'une des plaques rampe sous l'autre et une zone de subduction se forme également, au-dessus de laquelle un arc d'îlot se forme.
Plaque continentale avec continental. Une collision se produit, une puissante zone plissée apparaît. L'exemple classique est l'Himalaya.

Dans de rares cas, la poussée de la croûte océanique sur le continent se produit - obduction. Grâce à ce processus, les ophiolites de Chypre, de Nouvelle-Calédonie, d'Oman et d'autres ont vu le jour.

Dans les zones de subduction, la croûte océanique est absorbée, et ainsi son apparition dans les dorsales médio-océaniques est compensée. Des processus exceptionnellement complexes, des interactions entre la croûte et le manteau s'y déroulent. Ainsi, la croûte océanique peut tirer des blocs de croûte continentale dans le manteau, qui, en raison de leur faible densité, sont exhumés dans la croûte. C'est ainsi que surgissent les complexes métamorphiques d'ultra hautes pressions, l'un des objets les plus populaires de la recherche géologique moderne.

La plupart des zones de subduction modernes sont situées le long de la périphérie de l'océan Pacifique, formant l'anneau de feu du Pacifique. Les processus qui se déroulent dans la zone de convergence des plaques sont considérés comme parmi les plus complexes en géologie. Il mélange des blocs d'origine différente, formant une nouvelle croûte continentale.

Marges continentales actives

Marge continentale active

Une marge continentale active se produit là où la croûte océanique s'enfonce sous un continent. La côte ouest de l'Amérique du Sud est considérée comme la norme pour ce cadre géodynamique, on l'appelle souvent andin type de marge continentale. La marge continentale active est caractérisée par de nombreux volcans et un puissant magmatisme en général. La fonte a trois composants : la croûte océanique, le manteau qui la surplombe et les parties inférieures de la croûte continentale.

Sous la marge continentale active, il existe une interaction mécanique active entre les plaques océanique et continentale. Selon la vitesse, l'âge et l'épaisseur de la croûte océanique, plusieurs scénarios d'équilibre sont possibles. Si la plaque se déplace lentement et a une épaisseur relativement faible, le continent en gratte la couverture sédimentaire. Les roches sédimentaires sont broyées en plis intenses, métamorphosées et font partie de la croûte continentale. La structure résultante est appelée coin d'accrétion. Si la vitesse de la plaque de subduction est élevée et que la couverture sédimentaire est mince, alors la croûte océanique efface le fond du continent et l'attire dans le manteau.

arcs insulaires

arc d'île

Les arcs insulaires sont des chaînes d'îles volcaniques au-dessus d'une zone de subduction, se produisant là où une plaque océanique subduit sous une autre plaque océanique. Les îles Aléoutiennes, Kouriles, Mariannes et de nombreux autres archipels peuvent être nommés comme des arcs insulaires modernes typiques. Les îles japonaises sont aussi souvent appelées un arc insulaire, mais leur fondation est très ancienne et en fait elles sont formées de plusieurs complexes d'arcs insulaires d'époques différentes, de sorte que les îles japonaises forment un microcontinent.

Les arcs insulaires se forment lorsque deux plaques océaniques entrent en collision. Dans ce cas, l'une des plaques est en bas et est absorbée dans le manteau. Des volcans d'arc insulaire se forment sur la plaque supérieure. Le côté courbe de l'arc de l'îlot est dirigé vers la dalle absorbée. De ce côté, il y a une tranchée en eau profonde et un creux d'avant-arc.

Derrière l'arc insulaire se trouve un bassin d'arrière-arc (exemples typiques : la mer d'Okhotsk, la mer de Chine méridionale, etc.) dans lequel des épandages peuvent également se produire.

Collision des continents

La collision des plaques continentales entraîne l'effondrement de la croûte terrestre et la formation de chaînes de montagnes. Un exemple de collision est la ceinture de montagnes alpine-himalayenne formée par la fermeture de l'océan Téthys et une collision avec la plaque eurasienne de l'Hindoustan et de l'Afrique. En conséquence, l'épaisseur de la croûte augmente considérablement, sous l'Himalaya, elle est de 70 km. C'est une structure instable, elle est intensément détruite par l'érosion de surface et tectonique. Les granits sont fondus à partir de roches sédimentaires et ignées métamorphisées dans la croûte avec une épaisseur fortement accrue. C'est ainsi que se sont formés les plus grands batholites, par exemple Angara-Vitimsky et Zerenda.

Transformer les bordures

Là où les plaques se déplacent parallèlement, mais à des vitesses différentes, des failles transformantes se produisent - des failles de cisaillement grandioses qui sont répandues dans les océans et rares sur les continents.

Transformer les failles

Dans les océans, les failles transformantes sont perpendiculaires aux dorsales médio-océaniques (MOR) et les divisent en segments d'une largeur moyenne de 400 km. Entre les segments de la crête, il y a une partie active de la faille transformante. Des tremblements de terre et la construction de montagnes se produisent constamment dans cette zone, de nombreuses structures en plumes se forment autour de la faille - poussées, plis et grabens. En conséquence, les roches du manteau sont souvent exposées dans la zone de faille.

Des deux côtés des segments MOR se trouvent des parties inactives de failles transformantes. Les mouvements actifs ne s'y produisent pas, mais ils s'expriment clairement dans la topographie du fond océanique sous forme de soulèvements linéaires avec une dépression centrale.

Les failles transformantes forment une grille régulière et, évidemment, ne surviennent pas par hasard, mais pour des raisons physiques objectives. La combinaison de données de modélisation numérique, d'expériences thermophysiques et d'observations géophysiques a permis de découvrir que la convection mantellique a une structure tridimensionnelle. En plus du flux principal du MOR, des flux longitudinaux apparaissent dans la cellule convective en raison du refroidissement de la partie supérieure du flux. Cette substance refroidie se précipite le long de la direction principale du flux du manteau. C'est dans les zones de cet écoulement secondaire descendant que se situent les failles transformantes. Ce modèle est en bon accord avec les données sur le flux de chaleur : une décroissance est observée au fil des défauts transformants.

Des changements à travers les continents

Les limites des plaques de cisaillement sur les continents sont relativement rares. Le seul exemple actuellement actif de ce type de frontière est peut-être la faille de San Andreas, séparant la plaque nord-américaine du Pacifique. La faille de San Andreas, longue de 800 milles, est l'une des régions les plus sismiques de la planète: les plaques se déplacent les unes par rapport aux autres de 0,6 cm par an, des tremblements de terre d'une magnitude supérieure à 6 unités se produisent en moyenne une fois tous les 22 ans. La ville de San Francisco et une grande partie de la région de la baie de San Francisco sont construites à proximité de cette faille.

Procédés intra-plaque

Les premières formulations de la tectonique des plaques affirmaient que le volcanisme et les phénomènes sismiques étaient concentrés le long des limites des plaques, mais il est vite apparu que des processus tectoniques et magmatiques spécifiques se déroulaient à l'intérieur des plaques, qui ont également été interprétés dans le cadre de cette théorie. Parmi les processus intraplaques, une place particulière était occupée par les phénomènes de magmatisme basaltique à long terme dans certaines zones, les soi-disant points chauds.

Points chauds

De nombreuses îles volcaniques sont situées au fond des océans. Certains d'entre eux sont situés dans des chaînes dont l'âge change successivement. Un exemple classique d'une telle dorsale sous-marine est la dorsale sous-marine hawaïenne. Il s'élève au-dessus de la surface de l'océan sous la forme des îles hawaïennes, à partir desquelles s'étend au nord-ouest une chaîne de monts sous-marins dont l'âge ne cesse d'augmenter, dont certains, par exemple l'atoll de Midway, remontent à la surface. A une distance d'environ 3000 km d'Hawaï, la chaîne tourne légèrement vers le nord et s'appelle déjà Imperial Range. Il s'interrompt dans une tranchée en eau profonde devant l'arc insulaire des Aléoutiennes.

Pour expliquer cette structure étonnante, il a été suggéré qu'il existe un point chaud sous les îles hawaïennes - un endroit où un flux de manteau chaud monte à la surface, ce qui fait fondre la croûte océanique se déplaçant au-dessus. Il existe maintenant de nombreux points de ce type sur Terre. Le flux du manteau qui les provoque a été appelé un panache. Dans certains cas, une origine exceptionnellement profonde de la matière du panache est supposée, jusqu'à la limite noyau-manteau.

Pièges et plateaux océaniques

En plus des points chauds de longue durée, des épanchements parfois grandioses de fonte se produisent à l'intérieur des plaques, qui forment des pièges sur les continents, et des plateaux océaniques dans les océans. La particularité de ce type de magmatisme est qu'il se produit dans un temps géologiquement court - de l'ordre de plusieurs millions d'années, mais couvre de vastes étendues (des dizaines de milliers de km²) ; dans le même temps, un volume colossal de basaltes se déverse, comparable à leur nombre, cristallisant dans les dorsales médio-océaniques.

Les pièges sibériens sont connus sur la plate-forme de la Sibérie orientale, les pièges du plateau du Deccan sur le continent hindoustan et bien d'autres. On pense également que les pièges sont causés par les flux du manteau chaud, mais contrairement aux points chauds, ils sont de courte durée et la différence entre eux n'est pas tout à fait claire.

Les points chauds et les pièges ont donné lieu à la création de la soi-disant géotectonique du panache, qui stipule que non seulement la convection régulière, mais aussi les panaches jouent un rôle important dans les processus géodynamiques. La tectonique des panaches ne contredit pas la tectonique des plaques, mais la complète.

La tectonique des plaques comme système de sciences

La tectonique ne peut plus être considérée comme un concept purement géologique. Il joue un rôle clé dans toutes les géosciences, il a plusieurs approches méthodologiques avec différents concepts et principes de base.

Du point de vue approche cinématique, les mouvements des plaques peuvent être décrits par les lois géométriques du mouvement des figures sur la sphère. La Terre est vue comme une mosaïque de plaques de différentes tailles se déplaçant les unes par rapport aux autres et à la planète elle-même. Les données paléomagnétiques permettent de reconstituer la position du pôle magnétique par rapport à chaque plaque à différents instants. La généralisation des données sur différentes plaques a conduit à la reconstruction de toute la séquence des déplacements relatifs des plaques. La combinaison de ces données avec des informations provenant de points chauds statiques a permis de déterminer les mouvements absolus des plaques et l'historique du mouvement des pôles magnétiques de la Terre.

Approche thermophysique considère la Terre comme une machine thermique, dans laquelle l'énergie thermique est partiellement convertie en énergie mécanique. Dans le cadre de cette approche, le mouvement de la matière dans les couches internes de la Terre est modélisé comme un écoulement d'un fluide visqueux, décrit par les équations de Navier-Stokes. La convection mantellique s'accompagne de transitions de phase et de réactions chimiques, qui jouent un rôle déterminant dans la structure des écoulements mantelliques. Sur la base de données de sondage géophysique, des résultats d'expériences thermophysiques et de calculs analytiques et numériques, les scientifiques tentent de détailler la structure de la convection du manteau, de trouver des débits et d'autres caractéristiques importantes des processus profonds. Ces données sont particulièrement importantes pour comprendre la structure des parties les plus profondes de la Terre - le manteau inférieur et le noyau, qui sont inaccessibles pour une étude directe, mais ont sans aucun doute un impact énorme sur les processus qui se déroulent à la surface de la planète.

Approche géochimique. Pour la géochimie, la tectonique des plaques est importante en tant que mécanisme d'échange continu de matière et d'énergie entre les différentes coquilles de la Terre. Chaque cadre géodynamique est caractérisé par des associations spécifiques de roches. À leur tour, ces éléments caractéristiques peuvent être utilisés pour déterminer le cadre géodynamique dans lequel la roche s'est formée.

Approche historique. Au sens de l'histoire de la planète Terre, la tectonique des plaques est l'histoire de la connexion et de la division des continents, de la naissance et de l'extinction des chaînes volcaniques, de l'apparition et de la fermeture des océans et des mers. Or, pour les gros blocs de la croûte, l'histoire des mouvements a été établie avec beaucoup de précision et sur une période de temps considérable, mais pour les petites plaques, les difficultés méthodologiques sont beaucoup plus grandes. Les processus géodynamiques les plus complexes se produisent dans les zones de collision de plaques, où se forment des chaînes de montagnes, composées de nombreux petits blocs hétérogènes - terranes. Lors de l'étude des montagnes Rocheuses, une direction particulière de la recherche géologique est née - l'analyse des terranes, qui incorporait un ensemble de méthodes pour identifier les terranes et reconstruire leur histoire.

La tectonique des plaques sur d'autres planètes

Il n'y a actuellement aucune preuve de la tectonique des plaques moderne sur d'autres planètes du système solaire. Des études du champ magnétique de Mars, menées par la station spatiale Mars Global Surveyor, indiquent la possibilité d'une tectonique des plaques sur Mars dans le passé.

Dans le passé [ lorsque?] le flux de chaleur des entrailles de la planète était plus important, donc la croûte était plus mince, la pression sous la croûte beaucoup plus mince était également beaucoup plus faible. Et à une pression nettement inférieure et à une température légèrement supérieure, la viscosité des flux de convection du manteau directement sous la croûte était bien inférieure à celle actuelle. Par conséquent, dans la croûte flottant à la surface de l'écoulement du manteau, qui est moins visqueuse qu'aujourd'hui, seules des déformations élastiques relativement faibles sont apparues. Et les contraintes mécaniques générées dans la croûte par des courants de convection moins visqueux qu'aujourd'hui étaient insuffisantes pour dépasser la résistance ultime des roches de la croûte. Par conséquent, il est possible qu'il n'y ait pas eu d'activité tectonique comme à une époque ultérieure.

Mouvements passés des plaques

Pour en savoir plus sur ce sujet, voir : Histoire du mouvement des plaques.

La reconstitution des mouvements passés des plaques est l'un des principaux sujets de recherche géologique. Avec plus ou moins de détails, les positions des continents et les blocs à partir desquels ils se sont formés ont été reconstitués jusqu'à l'Archéen.

À partir de l'analyse des mouvements des continents, une observation empirique a été faite que tous les 400 à 600 millions d'années, les continents se rassemblent en un immense continent contenant presque toute la croûte continentale - un supercontinent. Les continents modernes se sont formés il y a 200 à 150 millions d'années, à la suite de la scission du supercontinent Pangée. Maintenant, les continents sont au stade de séparation presque maximale. L'océan Atlantique s'étend et le Pacifique se referme. L'Hindoustan se déplace vers le nord et écrase la plaque eurasienne, mais, apparemment, la ressource de ce mouvement est déjà presque épuisée, et dans un proche avenir une nouvelle zone de subduction apparaîtra dans l'océan Indien, dans laquelle la croûte océanique de l'océan Indien seront absorbés sous le continent indien.

Effet des mouvements des plaques sur le climat

La localisation de grandes masses continentales dans les régions polaires contribue à une diminution générale de la température de la planète, car des calottes glaciaires peuvent se former sur les continents. Plus la glaciation est développée, plus l'albédo de la planète est grand et plus la température annuelle moyenne est basse.

De plus, la position relative des continents détermine la circulation océanique et atmosphérique.

Cependant, un schéma simple et logique: continents dans les régions polaires - glaciation, continents dans les régions équatoriales - augmentation de la température, s'avère incorrect par rapport aux données géologiques sur le passé de la Terre. La glaciation quaternaire s'est réellement produite lorsque l'Antarctique est apparu dans la région du pôle Sud et que, dans l'hémisphère nord, l'Eurasie et l'Amérique du Nord se sont approchées du pôle Nord. D'autre part, la glaciation protérozoïque la plus forte, au cours de laquelle la Terre était presque entièrement recouverte de glace, s'est produite lorsque la plupart des masses continentales se trouvaient dans la région équatoriale.

De plus, des changements importants dans la position des continents se produisent sur une période d'environ des dizaines de millions d'années, alors que la durée totale des périodes glaciaires est d'environ plusieurs millions d'années, et pendant une période glaciaire, il y a des changements cycliques de glaciations et de périodes interglaciaires. . Tous ces changements climatiques se produisent rapidement par rapport aux vitesses de déplacement des continents, et donc le mouvement des plaques ne peut en être la cause.

Il découle de ce qui précède que les mouvements des plaques ne jouent pas un rôle décisif dans le changement climatique, mais peuvent être un facteur supplémentaire important qui les « pousse ».

Importance de la tectonique des plaques

La tectonique des plaques a joué un rôle dans les sciences de la terre comparable au concept héliocentrique en astronomie ou à la découverte de l'ADN en génétique. Avant l'adoption de la théorie de la tectonique des plaques, les sciences de la terre étaient descriptives. Ils ont atteint un haut niveau de perfection dans la description des objets naturels, mais ont rarement été capables d'expliquer les causes des processus. Des concepts opposés pourraient dominer dans différentes branches de la géologie. La tectonique des plaques a relié les différentes sciences de la Terre, leur a donné un pouvoir prédictif.

voir également

Remarques

Littérature

Wegener A. Origine des continents et des océans / trad. avec lui. PG Kaminsky, éd. P.N. Kropotkine. - L. : Nauka, 1984. - 285 p.
Dobretsov N.L., Kirdyashkin A.G. Géodynamique profonde. - Novossibirsk, 1994. - 299 p.
Zonenshain, Kuzmin M. I. Tectonique des plaques de l'URSS. En 2 tomes.
Kuzmin M.I., Korolkov A.T., Dril S.I., Kovalenko S.N. Géologie historique avec les bases de la tectonique des plaques et de la métallogénie. - Irkoutsk : Irkout. un-t, 2000. - 288 p.
Cox A, Hart R. Tectonique des plaques. - M. : Mir, 1989. - 427 p.
N. V. Koronovsky, V. E. Khain, Yasamanov N. A. Géologie historique : manuel. M. : Maison d'édition Academy, 2006.
Lobkovsky L. I., Nikishin A. M., Khain V. E. Problèmes modernes de géotectonique et de géodynamique. - M. : Monde scientifique, 2004. - 612 p. - ISBN 5-89176-279-X.
Khain, Viktor Efimovitch. Les principaux problèmes de la géologie moderne. M. : Monde Scientifique, 2003.

Liens

En russe

Khain, Viktor Efimovich Géologie moderne : problèmes et perspectives
V.P. Trubitsyn, V.V. Rykov. Convection du manteau et tectonique globale du Earth Joint Institute for Physics of the Earth RAS, Moscou
Causes des failles tectoniques, de la dérive des continents et du bilan thermique physique de la planète (USAP)
Khain, Victor Efimovich La tectonique des plaques, leurs structures, mouvements et déformations

En anglais

Tectonique des plaques

Définition 1

Une plaque tectonique est une partie mobile de la lithosphère qui se déplace sur l'asthénosphère comme un bloc relativement rigide.

Remarque 1

La tectonique des plaques est la science qui étudie la structure et la dynamique de la surface terrestre. Il a été établi que la zone dynamique supérieure de la Terre est fragmentée en plaques se déplaçant le long de l'asthénosphère. La tectonique des plaques décrit la direction dans laquelle les plaques lithosphériques se déplacent, ainsi que les caractéristiques de leur interaction.

Toute la lithosphère est divisée en plaques plus grandes et plus petites. L'activité tectonique, volcanique et sismique se manifeste le long des bords des plaques, ce qui conduit à la formation de grands bassins de montagne. Les mouvements tectoniques peuvent modifier le relief de la planète. Au lieu de leur connexion, des montagnes et des collines se forment, aux points de divergence, des dépressions et des fissures dans le sol se forment.

Actuellement, le mouvement des plaques tectoniques se poursuit.

Mouvement des plaques tectoniques

Les plaques lithosphériques se déplacent les unes par rapport aux autres à une vitesse moyenne de 2,5 cm par an. Lors du déplacement, les plaques interagissent les unes avec les autres, en particulier le long des frontières, provoquant des déformations importantes de la croûte terrestre.

À la suite de l'interaction des plaques tectoniques, des chaînes de montagnes massives et des systèmes de failles associés se sont formés (par exemple, l'Himalaya, les Pyrénées, les Alpes, l'Oural, l'Atlas, les Appalaches, les Apennins, les Andes, le San Andreas système de défauts, etc.).

Le frottement entre les plaques est à l'origine de la plupart des séismes de la planète, de l'activité volcanique et de la formation de fosses océaniques.

La composition des plaques tectoniques comprend deux types de lithosphère : la croûte continentale et la croûte océanique.

La plaque tectonique peut être de trois types :

Plaque continentale,
plaque océanique,
planche mixte.

Théories du mouvement des plaques tectoniques

Dans l'étude du mouvement des plaques tectoniques, un mérite particulier appartient à A. Wegener, qui a suggéré que l'Afrique et la partie orientale de l'Amérique du Sud étaient auparavant un seul continent. Cependant, après la rupture qui s'est produite il y a plusieurs millions d'années, des parties de la croûte terrestre ont commencé à se déplacer.

Selon l'hypothèse de Wegener, des plates-formes tectoniques de masses différentes et de structures rigides étaient situées sur l'asthénosphère plastique. Ils étaient dans un état instable et bougeaient tout le temps, à la suite de quoi ils se sont heurtés, se sont pénétrés et des zones de séparation de plaques et de joints se sont formées. Sur les sites de collision, des zones d'activité tectonique accrue se sont formées, des montagnes se sont formées, des volcans ont éclaté et des tremblements de terre se sont produits. Le déplacement s'est produit à un rythme allant jusqu'à 18 cm par an. Le magma a pénétré les failles depuis les couches profondes de la lithosphère.

Certains chercheurs pensent que le magma qui est venu à la surface s'est progressivement refroidi et a formé une nouvelle structure de fond. La croûte terrestre inutilisée, sous l'influence de la dérive des plaques, a coulé dans les entrailles et s'est à nouveau transformée en magma.

Les recherches de Wegener ont affecté les processus du volcanisme, l'étude de l'étirement de la surface du fond de l'océan, ainsi que la structure interne visqueuse-liquide de la terre. Les travaux d'A. Wegener sont devenus la base du développement de la théorie de la tectonique des plaques lithosphériques.

Les recherches de Schmelling ont prouvé l'existence d'un mouvement convectif à l'intérieur du manteau et conduisant au mouvement des plaques lithosphériques. Le scientifique pensait que la principale raison du mouvement des plaques tectoniques était la convection thermique dans le manteau de la planète, dans laquelle les couches inférieures de la croûte terrestre se réchauffent et montent, et les couches supérieures se refroidissent et descendent progressivement.

La position principale dans la théorie de la tectonique des plaques est occupée par le concept de cadre géodynamique, une structure caractéristique avec un certain rapport de plaques tectoniques. Dans un même cadre géodynamique, on observe le même type de processus magmatiques, tectoniques, géochimiques et sismiques.

La théorie de la tectonique des plaques n'explique pas complètement la relation entre les mouvements des plaques et les processus se produisant dans les profondeurs de la planète. Une théorie est nécessaire qui pourrait décrire la structure interne de la terre elle-même, les processus qui se déroulent dans ses profondeurs.

Dispositions de la tectonique des plaques moderne :

la partie supérieure de la croûte terrestre comprend la lithosphère, qui a une structure fragile, et l'asthénosphère, qui a une structure plastique ;
la cause principale du mouvement des plaques est la convection dans l'asthénosphère ;
la lithosphère moderne est constituée de huit grandes plaques tectoniques, d'une dizaine de plaques moyennes et de nombreuses petites ;
les petites plaques tectoniques sont situées entre les grandes;
l'activité magmatique, tectonique et sismique est concentrée aux limites des plaques ;
le mouvement des plaques tectoniques obéit au théorème de rotation d'Euler.

Types de mouvements des plaques tectoniques

Il existe différents types de mouvements de plaques tectoniques :

mouvement divergent - deux plaques divergent et une chaîne de montagnes sous-marine ou un abîme dans le sol se forme entre elles;
mouvement convergent - deux plaques convergent et une plaque plus mince se déplace sous une plaque plus grande, entraînant la formation de chaînes de montagnes ;
mouvement de glissement - les plaques se déplacent dans des directions opposées.

Selon le type de mouvement, on distingue les plaques tectoniques divergentes, convergentes et glissantes.

La convergence conduit à la subduction (une plaque est au-dessus de l'autre) ou à la collision (deux plaques sont écrasées et des chaînes de montagnes se forment).

La divergence entraîne un étalement (divergence des plaques et formation de dorsales océaniques) et un rifting (formation d'une cassure de la croûte continentale).

Le type de mouvement de transformation des plaques tectoniques implique leur mouvement le long de la faille.

Figure 1. Types de mouvements des plaques tectoniques. Author24 - échange en ligne de travaux d'étudiants

Plaques lithosphériques- de grands blocs rigides de la lithosphère terrestre, limités par des zones de failles sismiquement et tectoniquement actives.

Les plaques, en règle générale, sont séparées par des failles profondes et se déplacent le long de la couche visqueuse du manteau les unes par rapport aux autres à une vitesse de 2 à 3 cm par an. Là où les plaques continentales entrent en collision, elles forment ceintures de montagne . Lorsque les plaques continentale et océanique interagissent, la plaque avec la croûte océanique se déplace sous la plaque avec la croûte continentale, ce qui entraîne la formation de tranchées sous-marines et d'arcs insulaires.

Le mouvement des plaques lithosphériques est associé au mouvement de la matière dans le manteau. Dans des parties distinctes du manteau, de puissants flux de chaleur et de matière montent de ses profondeurs à la surface de la planète.

Plus de 90% de la surface de la Terre est couverte 13 les plus grandes plaques lithosphériques.

Crevasse– une énorme fracture de la croûte terrestre, formée lors de son étirement horizontal (c'est-à-dire là où les flux de chaleur et de matière divergent). Dans les failles, il y a une effusion de magma, de nouvelles failles, des horsts, des grabens apparaissent. Des dorsales médio-océaniques se forment.

D'abord hypothèse de la dérive des continents (c'est-à-dire le mouvement horizontal de la croûte terrestre) mis en avant au début du XXe siècle A. Wegener. Sur sa base, créé théorie des plaques lithosphériques M. Selon cette théorie, la lithosphère n'est pas un monolithe, mais se compose de grandes et petites plaques, "flottant" sur l'asthénosphère. Les régions limites entre les plaques lithosphériques sont appelées ceintures sismiques - ce sont les zones les plus "agitées" de la planète.

La croûte terrestre est divisée en sections stables (plates-formes) et mobiles (zones plissées - géosynclinaux).

- de puissantes structures montagneuses sous-marines au fond de l'océan, occupant le plus souvent une position médiane. Près des dorsales médio-océaniques, les plaques lithosphériques s'écartent et une jeune croûte océanique de basalte apparaît. Le processus s'accompagne d'un volcanisme intense et d'une forte sismicité.

Les zones de rift continental sont, par exemple, le système de rift est-africain, le système de rift du Baïkal. Les rifts, comme les dorsales médio-océaniques, sont caractérisés par l'activité sismique et le volcanisme.

Tectonique des plaques- une hypothèse suggérant que la lithosphère est divisée en grandes plaques qui se déplacent le long du manteau dans une direction horizontale. Près des dorsales médio-océaniques, les plaques lithosphériques s'écartent et s'accumulent en raison de la matière qui monte des entrailles de la Terre; dans les fosses profondes, une plaque se déplace sous une autre et est absorbée par le manteau. Aux endroits où les plaques entrent en collision, des structures pliées se forment.

Lire la suite dans l'article Histoire de la théorie de la tectonique des plaques

La base de la géologie théorique au début du XXe siècle était l'hypothèse de la contraction. La terre se refroidit comme une pomme cuite et des rides y apparaissent sous la forme de chaînes de montagnes. Ces idées ont été développées par la théorie des géosynclinaux, créée sur la base de l'étude des structures plissées. Cette théorie a été formulée par J. Dan, qui a ajouté le principe d'isostasie à l'hypothèse de la contraction. Selon ce concept, la Terre est constituée de granites (continents) et de basaltes (océans). Lorsque la Terre est comprimée dans les creux des océans, des forces tangentielles apparaissent qui exercent une pression sur les continents. Ces derniers s'élèvent dans les chaînes de montagnes puis s'effondrent. Le matériau obtenu à la suite de la destruction est déposé dans les dépressions.

La lutte atone entre les fixistes, comme on appelait les partisans de l'absence de mouvements horizontaux significatifs, et les mobilistes, qui prétendaient toujours bouger, s'est rallumée avec une vigueur renouvelée dans les années 1960, lorsque, à la suite de l'étude du fond des les océans, les clés pour comprendre la « machine » qu'est la Terre ont été trouvées. .

Au début des années 60, une carte en relief du fond de l'océan mondial a été compilée, montrant que les dorsales médio-océaniques sont situées au centre des océans, qui s'élèvent à 1,5–2 km au-dessus des plaines abyssales recouvertes de sédiments. Ces données ont permis à R. Dietz et G. Hess d'émettre l'hypothèse de la diffusion en 1962-1963. Selon cette hypothèse, la convection se produit dans le manteau à un rythme d'environ 1 cm/an. Les branches ascendantes des cellules de convection transportent le matériau du manteau sous les dorsales médio-océaniques, ce qui renouvelle le fond océanique dans la partie axiale de la dorsale tous les 300 à 400 ans. Les continents ne flottent pas sur la croûte océanique, mais se déplacent le long du manteau, étant passivement "soudés" dans les plaques lithosphériques. Selon le concept d'étalement, les bassins océaniques de la structure sont instables, instables, tandis que les continents sont stables.

En 1963, l'hypothèse de propagation a reçu un fort soutien en relation avec la découverte d'anomalies magnétiques en bande au fond de l'océan. Ils ont été interprétés comme un enregistrement des inversions du champ magnétique terrestre, enregistrées dans l'aimantation des basaltes du fond océanique. Après cela, la tectonique des plaques a commencé sa marche triomphale dans les sciences de la terre. De plus en plus de scientifiques ont compris que, plutôt que de perdre du temps à défendre le concept de fixisme, il valait mieux regarder la planète du point de vue d'une nouvelle théorie et, enfin, commencer à donner de vraies explications aux processus terrestres les plus complexes.

La tectonique des plaques a maintenant été confirmée par des mesures directes des vitesses des plaques à l'aide de l'interférométrie de rayonnement à partir de quasars distants et de mesures GPS. Les résultats de nombreuses années de recherche ont pleinement confirmé les principales dispositions de la théorie de la tectonique des plaques.

État actuel de la tectonique des plaques

Au cours des dernières décennies, la tectonique des plaques a considérablement modifié ses fondamentaux. Maintenant, ils peuvent être formulés comme suit :

La partie supérieure de la Terre solide est divisée en une lithosphère fragile et une asthénosphère plastique. La convection dans l'asthénosphère est la cause principale du mouvement des plaques.

La lithosphère est divisée en 8 grandes plaques, des dizaines de plaques moyennes et de nombreuses petites. Les petites dalles sont situées dans des ceintures entre les grandes dalles. L'activité sismique, tectonique et magmatique est concentrée aux limites des plaques.

Les plaques lithosphériques en première approximation sont décrites comme des corps solides et leur mouvement obéit au théorème de rotation d'Euler.

Il existe trois principaux types de mouvements relatifs des plaques

divergence (divergence) exprimée par le rifting et l'étalement ;
convergence (convergence) exprimée par subduction et collision;
mouvements décrochants le long des failles transformantes.

La propagation dans les océans est compensée par la subduction et la collision le long de leur périphérie, et le rayon et le volume de la Terre sont constants (cette affirmation est constamment discutée, mais elle est tellement fiable et non réfutée)

Le mouvement des plaques lithosphériques est provoqué par leur entraînement par des courants convectifs dans l'asthénosphère.

Il existe deux types fondamentalement différents de croûte terrestre : la croûte continentale et la croûte océanique. Certaines plaques lithosphériques sont composées exclusivement de croûte océanique (un exemple est la plus grande plaque du Pacifique), d'autres sont constituées d'un bloc de croûte continentale soudé à la croûte océanique.

Plus de 90% de la surface de la Terre est couverte par 8 grandes plaques lithosphériques :

Les plaques de taille moyenne comprennent le sous-continent arabe et les plaques Cocos et Juan de Fuca, vestiges de l'immense plaque Faralon qui formait une grande partie du fond de l'océan Pacifique, mais qui a maintenant disparu dans la zone de subduction sous les Amériques.

La force qui déplace les plaques

Maintenant, il ne fait aucun doute que le mouvement des plaques se produit en raison des courants de chaleur-gravité du manteau - la convection. La source d'énergie de ces courants est le transfert de chaleur des parties centrales de la Terre, qui ont une température très élevée (selon les estimations, la température du noyau est d'environ 5000 ° C). Les roches chauffées se dilatent (voir dilatation thermique), leur densité diminue et elles flottent, laissant la place à des roches plus froides. Ces courants peuvent se fermer et former des cellules convectives stables. En même temps, dans la partie supérieure de la cellule, le flux de matière se produit dans un plan horizontal, et c'est cette partie de celle-ci qui transfère les plaques.

Ainsi, le mouvement des plaques est une conséquence du refroidissement de la Terre, dans lequel une partie de l'énergie thermique est convertie en travail mécanique, et notre planète est en quelque sorte un moteur thermique.

Il existe plusieurs hypothèses concernant la cause de la température élevée de l'intérieur de la Terre. Au début du XXe siècle, l'hypothèse du caractère radioactif de cette énergie était populaire. Cela semblait être confirmé par des estimations de la composition de la croûte supérieure, qui montraient des concentrations très importantes d'uranium, de potassium et d'autres éléments radioactifs, mais il s'est avéré plus tard que la teneur en éléments radioactifs diminuait fortement avec la profondeur. Un autre modèle explique le réchauffement par la différenciation chimique de la Terre. Initialement, la planète était un mélange de silicate et de substances métalliques. Mais simultanément avec la formation de la planète, sa différenciation en coquilles séparées a commencé. La partie métallique plus dense s'est précipitée vers le centre de la planète et les silicates se sont concentrés dans les coquilles supérieures. Dans ce cas, l'énergie potentielle du système a diminué et s'est transformée en énergie thermique. D'autres chercheurs pensent que le réchauffement de la planète s'est produit à la suite d'une accrétion lors d'impacts de météorites à la surface d'un corps céleste naissant.

Forces secondaires

La convection thermique joue un rôle décisif dans les mouvements des plaques, mais en plus de cela, des forces plus petites mais non moins importantes agissent sur les plaques.

Lorsque la croûte océanique s'enfonce dans le manteau, les basaltes qui la composent se transforment en éclogites, des roches plus denses que les roches ordinaires du manteau - les péridotites. Par conséquent, cette partie de la plaque océanique s'enfonce dans le manteau et entraîne avec elle la partie non encore éclogitisée.

Limites de séparation divergentes ou de plaques

crevasses océaniques

Sur la croûte océanique, les failles sont confinées aux parties centrales des dorsales médio-océaniques. Ils forment une nouvelle croûte océanique. Leur longueur totale est supérieure à 60 000 kilomètres. Beaucoup d'entre eux y sont confinés, qui transportent une part importante de la chaleur profonde et des éléments dissous dans l'océan. Les sources à haute température sont appelées fumeurs noirs, des réserves importantes de métaux non ferreux leur sont associées.

failles continentales

frontières convergentes

Lire la suite dans l'article Zone de subduction

Les frontières convergentes sont des frontières où les plaques entrent en collision. Trois options sont possibles :

Plaque continentale avec océanique. La croûte océanique est plus dense que la croûte continentale et les sous-conduits sous le continent dans une zone de subduction.
Plaque océanique avec océanique. Dans ce cas, l'une des plaques rampe sous l'autre et une zone de subduction se forme également, au-dessus de laquelle un arc d'îlot se forme.
Plaque continentale avec continental. Une collision se produit, une puissante zone plissée apparaît. L'exemple classique est l'Himalaya.

Dans les zones de subduction, la croûte océanique est absorbée, et ainsi son apparition dans les MOR est compensée. Des processus exceptionnellement complexes, des interactions entre la croûte et le manteau s'y déroulent. Ainsi, la croûte océanique peut tirer des blocs de croûte continentale dans le manteau, qui, en raison de leur faible densité, sont exhumés dans la croûte. C'est ainsi que surgissent les complexes métamorphiques d'ultra hautes pressions, l'un des objets les plus populaires de la recherche géologique moderne.

La plupart des zones de subduction d'aujourd'hui sont situées le long de la périphérie de l'océan Pacifique, formant la ceinture de feu du Pacifique. Les processus qui se déroulent dans la zone de convergence des plaques sont considérés comme parmi les plus complexes en géologie. Il mélange des blocs d'origine différente, formant une nouvelle croûte continentale.

Marges continentales actives

Lire la suite dans l'article Marge continentale active

arcs insulaires

arc d'île

Lire la suite dans l'article Arc insulaire

Les arcs insulaires sont des chaînes d'îles volcaniques au-dessus d'une zone de subduction, se produisant là où une plaque océanique se subduit sous une plaque océanique. Les îles Aléoutiennes, Kouriles, Mariannes et de nombreux autres archipels peuvent être nommés comme des arcs insulaires modernes typiques. Les îles japonaises sont aussi souvent appelées un arc insulaire, mais leur fondation est très ancienne et en fait elles sont formées de plusieurs complexes d'arcs insulaires d'époques différentes, de sorte que les îles japonaises forment un microcontinent.

Derrière l'arc insulaire se trouve un bassin d'arrière-arc (exemples typiques : la mer d'Okhotsk, la mer de Chine méridionale, etc.) dans lequel des épandages peuvent également se produire.

Collision des continents

Lire la suite dans l'article Collision des continents

La collision des plaques continentales entraîne l'effondrement de la croûte terrestre et la formation de chaînes de montagnes. Un exemple de collision est la chaîne de montagnes alpine-himalayenne, formée par la fermeture de l'océan Téthys et une collision avec la plaque eurasienne de l'Hindoustan et de l'Afrique. En conséquence, l'épaisseur de la croûte augmente considérablement, sous l'Himalaya, elle est de 70 km. C'est une structure instable, elle est intensément détruite par l'érosion de surface et tectonique. Les granits sont fondus à partir de roches sédimentaires et ignées métamorphisées dans la croûte avec une épaisseur fortement accrue. C'est ainsi que se sont formés les plus grands batholites, par exemple Angara-Vitimsky et Zerenda.

Transformer les bordures

Transformer les failles

Lire la suite dans l'article Transform Fault

Des changements à travers les continents

Lire la suite dans l'article Shift

Procédés intra-plaque

Points chauds

De nombreuses îles volcaniques sont situées au fond des océans. Certains d'entre eux sont situés dans des chaînes dont l'âge change successivement. Un exemple classique d'une telle dorsale sous-marine est la dorsale sous-marine hawaïenne. Il s'élève au-dessus de la surface de l'océan sous la forme des îles hawaïennes, à partir desquelles s'étend au nord-ouest une chaîne de monts sous-marins dont l'âge ne cesse d'augmenter, dont certains, par exemple l'atoll de Midway, remontent à la surface. À une distance d'environ 3000 km d'Hawaï, la chaîne tourne légèrement vers le nord et s'appelle déjà la chaîne impériale. Il s'interrompt dans une tranchée en eau profonde devant l'arc insulaire des Aléoutiennes.

Pièges et plateaux océaniques

En plus des points chauds de longue durée, des épanchements parfois grandioses de fonte se produisent à l'intérieur des plaques, qui forment des pièges sur les continents, et des plateaux océaniques dans les océans. La particularité de ce type de magmatisme est qu'il se produit dans un temps géologiquement court de l'ordre de plusieurs millions d'années, mais capte de vastes étendues (dizaines de milliers de km²) et déverse un volume colossal de basaltes, comparable à leur nombre, cristallisant dans les dorsales médio-océaniques.

Les points chauds et les pièges ont donné lieu à la création de la soi-disant géotectonique du panache, qui stipule que non seulement la convection régulière, mais aussi les panaches jouent un rôle important dans les processus géodynamiques. La tectonique des panaches ne contredit pas la tectonique des plaques, mais la complète.

La tectonique des plaques comme système de sciences

Carte des plaques tectoniques

Du point de vue approche cinématique, les mouvements des plaques peuvent être décrits par les lois géométriques du mouvement des figures sur la sphère. La Terre est vue comme une mosaïque de plaques de différentes tailles se déplaçant les unes par rapport aux autres et à la planète elle-même. Les données paléomagnétiques permettent de reconstituer la position du pôle magnétique par rapport à chaque plaque à différents instants. La généralisation des données sur différentes plaques a conduit à la reconstruction de toute la séquence des déplacements relatifs des plaques. La combinaison de ces données avec des informations provenant de points chauds statiques a permis de déterminer les mouvements absolus des plaques et l'historique du mouvement des pôles magnétiques de la Terre.

Approche thermophysique considère la Terre comme une machine thermique, dans laquelle l'énergie thermique est partiellement convertie en énergie mécanique. Dans le cadre de cette approche, le mouvement de la matière dans les couches internes de la Terre est modélisé comme un écoulement d'un fluide visqueux, décrit par les équations de Navier-Stokes. La convection mantellique s'accompagne de transitions de phase et de réactions chimiques, qui jouent un rôle déterminant dans la structure des écoulements mantelliques. Sur la base de données de sondage géophysique, des résultats d'expériences thermophysiques et de calculs analytiques et numériques, les scientifiques tentent de détailler la structure de la convection du manteau, de trouver des débits et d'autres caractéristiques importantes des processus profonds. Ces données sont particulièrement importantes pour comprendre la structure des parties les plus profondes de la Terre - le manteau inférieur et le noyau, qui sont inaccessibles pour une étude directe, mais ont sans aucun doute un impact énorme sur les processus qui se déroulent à la surface de la planète.

Approche géochimique. Pour la géochimie, la tectonique des plaques est importante en tant que mécanisme d'échange continu de matière et d'énergie entre les différentes coquilles de la Terre. Chaque cadre géodynamique est caractérisé par des associations spécifiques de roches. À leur tour, ces éléments caractéristiques peuvent être utilisés pour déterminer le cadre géodynamique dans lequel la roche s'est formée.

Approche historique. Au sens de l'histoire de la planète Terre, la tectonique des plaques est l'histoire de la connexion et de la division des continents, de la naissance et de l'extinction des chaînes volcaniques, de l'apparition et de la fermeture des océans et des mers. Or, pour les gros blocs de la croûte, l'historique des déplacements a été établi avec beaucoup de précision et sur une période de temps considérable, mais pour les petites dalles, les difficultés méthodologiques sont beaucoup plus grandes. Les processus géodynamiques les plus complexes se produisent dans les zones de collision de plaques, où se forment des chaînes de montagnes, composées de nombreux petits blocs hétérogènes - terranes, réalisées en 1999 par la station spatiale protérozoïque. Avant cela, le manteau avait peut-être une structure de transfert de masse différente, dans laquelle un rôle important n'était pas joué par des flux convectifs réguliers, mais par une convection turbulente et des panaches.

Mouvements passés des plaques

Lire la suite dans l'article Histoire des plaques mobiles

Il se déplace vers le nord et écrase la plaque eurasienne, mais, apparemment, la ressource de ce mouvement est déjà presque épuisée, et dans un proche avenir une nouvelle zone de subduction apparaîtra dans l'océan Indien, dans laquelle la croûte océanique de l'océan Indien seront absorbés sous le continent indien.

Effet des mouvements des plaques sur le climat

De plus, la position relative des continents détermine la circulation océanique et atmosphérique.

Importance de la tectonique des plaques

La tectonique des plaques a joué un rôle dans les sciences de la Terre comparable au concept héliocentrique en astronomie ou à la découverte de l'ADN en génétique. Avant l'adoption de la théorie de la tectonique des plaques, les sciences de la terre étaient descriptives. Ils ont atteint un haut niveau de perfection dans la description des objets naturels, mais ont rarement été capables d'expliquer les causes des processus. Des concepts opposés pourraient dominer dans différentes branches de la géologie. La tectonique des plaques a relié les différentes sciences de la Terre, leur a donné un pouvoir prédictif.

V.E. Khain. sur des régions plus petites et des échelles de temps plus petites.