Tectonica de las placas

La tectonica dei placas (var. tectonica de las placas, tectonica deras placas) es una teoria scientifica que descriu lei movements a granda escala de la litosfèra terrèstra. Es bastida sus lo concèpte de « deriva dei continents » que foguèt desvolopat per de personalitats coma Alfred Wegener. Fòrça contestada durant la premiera mitat dau sègle XX, foguèt pauc a pauc acceptada après la descubèrta de l'expansion dei fons oceanics dins leis ans 1950-1960. Uei, es venguda un modèl de basa de la geologia modèrna que permet d'explicar de fenomèns importants coma lo volcanisme, la sismicitat ò l'orogenèsi.

Segon aquela teoria, la litosfèra – es a dire lo jaç extèrne de la Tèrra – es devesida en placas tectonicas qu'es un ensemble geologic rigid que pòu se desplaçar a la superficia de la planeta en causa dei movements dau mantèu terrèstre. A l'ora d'ara, i a sèt placas principalas e quauquei desenaus de placas mens importantas. Existís dos tipes de litosfèra. Lo premier es la litosfèra oceanica, pauc espessa mai que tèn una densitat auta, e la litosfèra continentala que presenta de proprietats opausadas (densitat febla e espessor importanta). La natura dei litosfèras qu'intran en contacte es fòrça importanta per descriure la natura dau limit entre doas placas. D'efiech, coma lei movements son pas coordenats, lei limits entre placas son lo luòc d'interaccions complèxas. Es possible d'i observar de convergéncias, de divergéncias ò de movements de descrocament que son sovent acompanhats de fenomèns geologics majors coma de tèrratrems, d'erupcions volcanicas, de formacion de relèus (montanhas, fòssas oceanicas...) ò la dubertura d'oceans. Pasmens, aquelei movements son fòrça lents car agantan rarament una velocitat superiora a 100 mm/an.

Durant de sègles, lei sciéncias de la Tèrra foguèron dominadas per de visions fixistas basadas sus l'observacion de l'estat solid de la màger part dau glòbe terrèstre que presenta, a l'escala de la vida umana, un caractèr estable e quasi immutable. Segon lei conoissenças actualas, lo cartograf flamand Abraham Ortelius (1527-1598) foguèt la premiera persona que notèt, en 1596, la similitud dau traçat dei litoraus americans e africans^[1]. Emetèt alora l'ipotèsi d'una separacion d'aquelei continents causada per una tiera de catastròfas naturalas.

Lo filosòf anglés Francis Bacon (1561-1626) remarquèt egalament aquela semblança en 1620. A aquela epòca, aquela particularitat èra vista coma una pròva dau Deluvi e dau racònte de la Genèsi. Per exemple, aquò foguèt suggerit en 1668 per lo prèire francés François Placet († sègle XVII)^[2] ò en 1756 per lo teologian alemand Theodor Christoph Lilienthal (1717-1781)^[3].

Durant lo sègle XIX, la premiera teoria vertadiera de la deriva dei continents foguèt formulada per lo geograf Antonio Snider-Pellegrini (1802-1885) en 1858 dins La Creacion e sei mistèris desvelats^[4]. Observèt la complementaritat dei còstas d'Euròpa e d'America dau Nòrd e aguèt l'idèa de comparar lei fossils dau Carbonifèr trobats sus lei dos continents per demostrar son ipotèsi. Pasmens, lei teorias mobilistas se turtèron a dos obstacles.

Lo premier èra lei partisans de l'ortodoxia crestiana, compres Snider-Pellegrini. Segon eu, un blòt primitiu de ròcas en fusion auriá ocupat una importanta region de la Tèrra. Puei, après son refrejament, se seriá romput. Aquel eveniment seriá a l'origina de la formacion de l'Ocean Atlantic mentre que lei rèstas dau blòt aurián format lei continents actuaus. Lo segond obstacle èra intèrne a la comunautat scientifica. D'efiech, lo fixisme i èra largament dominant e de teorias de movements verticaus dei massas terrèstras permetián d'explicar la formacion dei montanhas^[5]. Una teoria de la deriva dei continents èra donc inutila. De mai, leis ipotèsis suggeridas dins aqueu sens èran limitadas per la manca de conoissenças sus l'estructura intèrna de la Tèrra. Dins aquò, au començament dau sègle XX, divèrsei descubèrtas coma la quasi constància de la gravitat a la superficia dau glòbe comencèron de suscitar de questionaments sus la pertinéncia dau fixisme^[6].

En 1908, lo geològ estatsunidenc Frank Bursley Taylor (1860-1938) se prononcièt en favor de la deriva continentala en observant lei Montanhas Rocosas, leis Andes e lei cadenas de montanhas situadas a l'entorn de l'Ocean Atlantic. Segon eu, l'alinhament deis Andes e dei Rocosas èra la consequéncia d'un efiech de butavant causat per la deriva de l'America dau Nòrd e dau Sud^[7]. Dins aquò, la teoria de la deriva dei continents pus famosa es aquela que foguèt emesa en 1912 per lo meteorològ alemand Alfred Wegener (1880-1930).

A respècte de sei predecessors, Wegener presentèt plusors pròvas diferentas e identifiquèt l'existéncia de Pangèa. Es per aquela rason que la paternitat de la teoria li es generalament atribuïda^[8]. Completèt son idèa dins l'obratge Genèsi deis oceans e dei continents : teoria dei translacions continentalas paregut en 1915. Per sostenir son ipotèsi, avancèt d'elements morfologics (similituds de certanei traçats continentaus), geologics (massís volcanics separats entre Africa e l'America dau Sud), paleoclimatics (vestigis glaciaris similars sus lei dos continents) e paleontologics (fossils identics sus lei dos continents). Suggeriguèt tanben que la formacion dei montanhas èra la consequéncia de tuerts entre doas massas continentalas^[9].

Pasmens, se lo trabalh de Wegener trobèt quauquei defensors (René Jeannel), mau capitèt de convéncer la màger part de la comunautat scientifica. Lo problema principau èra que lei conoissenças dau periòde permetián pas d'explicar la causa dei desplaçaments continentaus observats. De mai, en luòga d'admetre son ignorància, Wegener prepausèt de mecanismes impossibles basats sus la fòrça d'Eötvös ò lei fòrças de marèia^[10]. Aquò permetèt a seis adversaris de ridiculizar sa teoria.

Lo desvolopament dau sonar e dau sosmarin entraïnèron la multiplicacion dei mesuras oceanograficas, especialament a partir de la Segonda Guèrra Mondiala. Aquò menèt a la descubèrta dei dorsalas oceanicas, de cadenas de montanhas sosmarinas concentrant una activitat sismica e volcanica importanta^[11][12]. Plusors geològs (Jean Goguel, Arthur Holmes, Harry Hess, Maurice Ewing, Bruce C. Heezen, Robert S. Dietz, etc.) metèron alora pauc a pauc en plaça lo modèl de l'expansion dei fons oceanics. Segon eu, i a una fabricacion permanenta de crosta terrèstra au nivèu dei dorsalas. Lo melhorament dei conoissenças sus l'estructura intèrna de la Tèrra permetèt de l'explicar gràcias a de corrents de magma dins lo mantèu.

La descubèrta dei dorsalas permetèt de trobar la causa que mancava a Alfred Wegener. Foguèt completada en 1964 per aquela dei zònas de subduccion per George Plafker. Aquò permetèt d'explicar la disparicion de la crosta oceanica e de provesir la premiera teoria complèta dau desplaçament dau continent. Ansin, lei fons oceanics, d'una densitat pus auta que lei massas continentalas, venguèron lo motor de la deriva dei continents.

En 1958 e en 1961, leis oceanografs Ron G. Mason e Arthur D. Raff descurbiguèron d'anomalias magneticas en liame amb lei dorsalas oceanicas^[13][14]. Aquò menèt a la descubèrta dei falhas transformantas per lo geofisician Drummond Matthews en 1963^[15]. Dos ans pus tard, Tuzo Wilson desvolopèt aqueu concèpte per aqueu de placa litosfèrica. La superficia terrèstra foguèt alora devesida en una mosaïca de placas. En 1968, William Jason Morgan e Xavier Le Pichon prepausèron, d'un biais independent, un modèl amb sièis placas principalas e divèrsei placas segondàrias^[16][17]. Aquò entraïnèt l'adopcion de la teoria de la tectonica dei placas per la màger part de la comunautat scientifica. Uei, lei modèls pus recents identifican sèt placas principalas e uech placas segondàrias que son separadas per de desenaus de microplacas.

La litosfèra, jaç exterior rigid de la Tèrra compausat de la crosta terrèstra e d'una partida dau mantèu superior, es devesida en placas dichas « litosfericas » ò « tectonicas ». Aquelei placas an de movements variats, çò qu'entraïna la formacion de diferents tipes de frontieras entre elei : falhas convergentas, falhas divergentas ò falhas transformantas. Aquelei frontieras son lo luòc privilegiat deis activitats sismica e volcanica, de l'orogenèsi e de la formacion dei fòssa oceanicas. La velocitat mejana d'aquelei placas varia de 0 a 100 mm/an. Lo movement dei placas es possible car la litosfèra es pausada sus l'astenosfèra, la partida ductila dau mantèu superior. Aquela mobilitat es lo resultat dei movements de conveccion qu'animan lo mantèu terrèstre.

Existís dos tipes de placas tectonicas que son dotadas de caracteristicas ben diferentas.

Lei placas oceanicas son principalament compausadas de litosfèra oceanica qu'es un ensemble geologic rigid format de crosta oceanica e d'astenosfèra. La litosfèra oceanica se tròba au fons deis oceans levat de quauqueis excepcions raras. La crosta oceanica es principalament constituïda de ròcas maficas, aguent de concentracions autas de fèrre, coma lei gabros e lei basalts. Per aquela rason, a una massa volumica mejana de 2,9 g/cm³ còntra 2,7 g/cm³ per la crosta continentala. En dessota, lo mantèu litosferic a una densitat de 3,3 g/cm^3.

La litosfèra oceanica es creada au nivèu dei dorsalas. Son espessor es inicialament febla mai aumenta lentament quand s'aluncha de son ponch d'emission. Aquel espessiment es la consequéncia dau refrejament de la partida superiora dau mantèu situada sota la crosta e per la sedimentacion a la superficia de la crosta. La crosta oceanica aganta generalament una espessor de 10 km e la partida dau mantèu integrada a la placa 80 km. Lo refrejament de la litosfèra oceanica aumenta pauc a pauc sa densitat.

En causa de sa densitat auta, la litosfèra oceanica a tendància a sotar sota la litosfèra continentala au nivèu dei zònas de subduccion. Disparéis alora pauc a pauc dins lo mantèu terrèstre. Ansin, la màger part de la litosfèra oceanica actuala a mens de 200 milions d'ans. Pasmens, dins de cas rars, es la crosta continentala que pòu passar en dessota de la placa oceanica (obduccion).

Lei placas continentalas son principalament compausadas de litosfèra continentala qu'es un ensemble rigid format de crosta continentala e d'astenosfèra. Correspòndon mai ò mens ai continents elei meteissei, ai platèus continentaus e ai tèrmes continentaus. Se son pus espessas que lei placas oceanicas, an una densitat pus febla (2,7 còntra 2,9) car son constituïdas de granitoïds e de ròcas metamorficas pus leugieras que lei basalts e lei gabros.

La crosta continentala es mai que mai producha per lei procès tectonics que se debanan ai limits entre placas convergentas. L'ensemble de sei ròcas es lo resultat de la transformacion de basalts leugiers. Pasmens, aquelei mecanismes an engendrat una gròssa quantitat de ròcas diferentas. En causa de sa massa pus leugiera, la crosta continentala intra pas en subduccion. Sa destruccion es donc rara e, segon lei conoissenças actualas, la màger part dei massas continentalas actualas se son formadas a la fin de l'Arquean (4-2,5 Ga).

En 2003, 52 placas tectonicas èran estadas identificadas^[18]. Lei sèt placas que forman la màger part dei continents e de l'Ocean Pacific son consideradas coma lei placas principalas de la tectonica actuala :

• la placa africana.
• la placa antartida.
• la placa australiana.
• la placa eurasiatica.
• la placa nòrd-americana.
• la placa pacifica.
• la placa sud-americana.

Uech autrei placas pus pichonas son dichas « placas segondàrias ». Ocupan de superficias importantas dau glòbe mai, franc de la placa arabica, son quasi unicament compausadas de litosfèra oceanica :

• la placa arabica.
• la placa cariba.
• la placa dei Cocos.
• la placa indiana.
• la placa Juan de Fuca.
• la placa de Nazca.
• la placa filipina.
• la placa de Scotia.

En mai d'aquò, de microplacas se tròban entre lei limits dei placas principalas e segondàrias^[19]. Ocupan lei zònas de transicion, fòrça fragmentadas, entre lei placas pus importantas.

Lo nombre de placas evoluciona lentament. Pasmens, a l'escala dei temps geologics, la disparicion d'una placa es possibla, compres d'una placa importanta. Una premiera possibilitat es la disparicion complèta d'una placa oceanica per subduccion. Una segonda possibilitat es la fusion de doas placas. Aqueu fenomèn pren generalament la forma de l'integracion d'una placa pichona au sen d'una placa pus importanta. Per exemple, en Euròpa, la Peninsula Iberica se tròba sus una paleoplaca, la placa iberica, que fusionèt amb la placa eurasiatica a la fin de l'Oligocèn (33,9-23,0 Ma)^[20]. Un autre exemple de placas tectonicas ancianas es la region de Tibet qu'es formada dei rèstas de doas placas esquichadas entre la placa indiana e la placa eurasiatica^[21].

Lei zònas de divergéncia aparéisson quand doas placas s'alunchan en causa d'una montada de magma. Aqueu fenomèn es a l'origina de la mesa d'un volcanisme effusiu qu'es creator de litosfèra. La màger part dei zònas de divergéncia se tròban dins leis oceans onte forman de cadenas montanhosas lòngas que son dichas « dorsalas oceanicas ». Pasmens, de zònas de divergéncia pòdon tanben se formar dins de massas continentalas. Menan alora a la formacion d'una vau d'afondrament dicha « rift ». Se la divergéncia continua, la dubertura d'un rift pòu menar a la formacion d'un ocean novèu.

• 
  Esquèma generau de la formacion d'una dorsala oceanica
• 
  Localizacion de la dorsala medioatlantica
• 
  Fotografia d'un rift en Islàndia
• 
  Falhas dau Grand Rift African en Etiopia

Lei zònas de convergéncia son caracterizadas per lo tuert entre doas placas qu'avançan dins de direccions opausadas. Aquò pòu entraïnar la mesa en plaça de plusors fenomèns segon la natura dei doas placas implicadas per la collision^[22]. S'una placa oceanica i participa, a generalament tendància a sotar dins lo mantèu en causa de sa densitat pus auta (fenomèn de subduccion). La fusion parciala dei ròcas d'aquela placa pòu alora entraïnar la formacion de volcans au nivèu de l'extremitat de l'autra placa. S'aquela segonda placa es de tipe oceanic, lei volcans forman un arc volcanic (Japon, Antilhas...). S'es de tipe continentau, lei volcans s'intègran a una cadena de montanhas (Andes...).

L'orogenèsi, es a dire la formacion de montanhas, es un fenomèn fòrça frequent dins lei zònas de convergéncia. D'efiech, una placa continentala blocada per la subduccion d'una placa oceanica pòu aisament se fronsir (Andes, Aups...). Lo fenomèn a tanben luòc quand doas placas continentalas se percutisson. Pasmens, pòu èsser amplificat per lo fach que lei placas continentalas intran pas en subduccion en causa de sa densitat febla (Imalaia...). Enfin, dins quauquei cas rars, es la crosta continentala que passa en dessota de la crosta oceanica (fenomèn d'obduccion). Aquò entraïna la formacion de montanhas que presentan de formacions geologicas particularas que son dichas ofiolitas (Oman...)^[23].

• 
  Esquèma d'una zòna de convergéncia amb formacion de montanhas (orogenèsi)
• 
  Fòssa mesoamericana
• 
  Imalaia e Tibet, un exemple de montanhas eissidas de la collision entre dos continents
• 
  Plec geologic resultat de la convergéncia entre doas placas

Lei zònas de descrocament son de regions d'esquilhament orizontau de doas placas, una a costat de l'autra. Aquelei zònas permèton d'acompanhar lei movements de divergéncia e de subduccion. D'efiech, son sovent constituïdas de falhas transformantas que copan lei dorsalas d'un biais perpendicular. Aquelei limits entre doas placas son geologicament activas (tèrratrem, volcans, etc.) car subisson la pression en provenància dei zònas de divergéncia.

• 
  Esquèma d'una dorsala amb de falhas transformantas (en roge)
• 
  La falha de Sant Andreas, un exemple famós de falha transformanta
• 
  Movement d'una falha transformanta après un tèrratrem
• 
  Forografia d'una falha transformanta dins leis Aups

Lo refrejament progressiu de la Tèrra es la causa majora de la tectonica dei placas. D'efiech, la planeta nòstra es un objècte caud en causa de la temperatura iniciala dei materiaus a l'origina de sa formacion e en causa de la desintegracion d'elements radioactius dins sei jaç intèrnes. L'evacuacion d'aquela calor entraïna donc de movements de conveccion dins lei jaç intèrnes de la Tèrra, especialament au sen dau mantèu. Segon lei concepcions actualas, aquelei movements dau mantèu serián a l'origina dau movement dei jaç geologics extèrnes^[24]. Lei desplaçaments entraïnats per aquelei mecanismes son lents, de l'òrdre de 10 a 130 mm/an, e favorizats per la preséncia d'aiga (lubrificacion dei placas)^[25].

Aquela vision classica de la fòrça motritz dau movement dei placas es contestada dempuei leis ans 1980-1990 per de teorias que supausan una origina mens prefonda au movement dei placas. Segon elei, existiriá de canaus permetent de movements de magma en dessota de la litosfèra. La rason de la cèrca d'un modèl novèu es l'observacion de diferéncias, de còps importantas, entre la velocitat dei movements de conveccion dins lo mantèu e aquela dei placas litosfericas.

Leis observacions menadas per lei sondas espacialas plaçadas en orbita a l'entorn de Vènus an mostrat l'abséncia d'activitat tectonica a la superficia de la planeta. L'espessor de la crosta, de 20 a 50 km, e la natura de ròcas que la compausan, de granits e de basalts pauc desformables, serián la causa d'aqueu fenomèn^[26]. En plaça, Vènus auriá de cicles de reformacion de sa superficia. Quand la calor accumulada dins lei jaç superiors dau mantèu vendriá tròp importanta, de fracturas massisas dins la crosta permetrián son evacuacion^[27].

En despiech de l'abséncia d'activitat tectonica a l'ora d'ara a la superficia de Vènus, certanei relèus son benlèu la consequéncia de fenomèns tectonics. Per exemple, lo massís dei Maxwell Montes son probablament eissits de movements de compression ancians^[28].

Leis elements actuaus permèton pas d'establir l'existéncia d'una activitat tectonica a la superficia de Mart. Au contrari, la preséncia de volcans de ponch caud gigants, coma Olympus Mons, mòstra clarament l'aspècte fix de mai d'un relèu^[29]. Pasmens, certaneis estructuras son de còps consideradas coma liadas a una activitat tectonica limitada. Per exemple, es lo cas de la vau de Valles Marineris que podriá èsser un rift. D'autrei falhas dins la region semblan de validar aquela ipotèsi e dessenhar una placa litosfèrica mai una confiermacion definitiva necessita d'observacions pus precisas. De mai, aquela activitat tectonica auriá pas entraïnat la formacion d'autrei placas.

Plusors satellits glaçats, en orbita a l'entorn dei planetas gigantas dau Sistèma Solar, mòstran d'estructuras que pòdon s'explicar per l'existéncia d'una activitat tectonica. D'efiech, segon lei modèls actuaus, aqueleis objèctes son compausats d'un mantèu de glaç liquid que permet la creacion de criovolcans e de placas. Lo cas tipe es aqueu d'Euròpa dins lo sistèma jovian^[30]. Dins lo sistèma de Saturne, Titan e Encelada presentan egalament d'estructuras que semblan la consequéncia d'una activitat tectonica recenta^[31].

A l'ora d'ara, la poissança dei telescòpis es pas sufisenta per establir l'existéncia d'una activitat tectonica sus una exoplaneta. Dins aquò, lei condicions permetent la mesa en plaça d'una tala activitat son l'objècte de trabalhs de modelizacion car, en l'estat dei sabers actuaus, una tectonica activa es benlèu un factor favorizant l'aparicion de la vida^[32].

• (fr) J-M. Caron, A. Gauthier, J-M. Lardeaux, A. Schaaf, J. Ulysse e J. Wozniak, Comprendre et enseigner la planète Terre, Ophrys, 2003.
• (fr) Jacques Debelmas e Georges Mascley, Les grandes structures géologiques, Masson, 1997.
• (fr) Alain Foucault e Jean-François Raoult, Dictionnaire de géologie, Dunod, 2005.
• (de) Wolfgang Frisch e Martin Meschede, Plattentektonik. Kontinentverschiebung und Gebirgsbildung, 5^a edicion, Primus Verlag, 2013.
• (fr) Serge Lallemand, La subduction océanique, Gordon and Breach Science Publ., 1999.
• (en) Roger Searle, Mid-Ocean Ridges, Cambridge University Press, 2013.
• (de) Alfred Wegener, Die Entstehung der Kontinente und Ozeane, Friedrich vieweg & sohn, 1915.

• Portal de las sciéncias de la Tèrra e de l’Univèrs