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Posté par Adrien le Mardi 08/04/2014 à 00:00
Comment la tectonique des plaques a-t-elle commencé sur Terre ?
Les plaques tectoniques sont mobiles les unes par rapport aux autres à la surface de la Terre. Comment ce découpage à l'origine de la tectonique des plaques s'est-il produit ? Dans un article publié sur le site de la revue Nature le 6 avril 2014, Yanick Ricard, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent d'importantes différences dans...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) au Laboratoire de géologie de Lyon: Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....), planètes et environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) (CNRS/Université Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le 10 février 1878 à Paris, est un médecin...) Lyon 1/ENS de Lyon) et David Bercovici de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Yale proposent le premier modèle qui explique comment la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de la Terre s'est découpée en plaques. Il rend ainsi compte de l'émergence de la tectonique des plaques (La tectonique des plaques (d'abord appelée dérive des continents) est le modèle actuel du fonctionnement interne de la Terre. Elle est l'expression en surface de la convection qui se déroule dans...) telle que nous la connaissons aujourd'hui et révèle aussi pourquoi ce phénomène ne s'est pas produit sur Vénus, planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour...) "jumelle" de la Terre.

La lithosphère (La lithosphère (littéralement, la « sphère de pierre ») est la partie superficielle et rigide du matériau dont sont faits les astres...) (1), couche mobile la plus superficielle de la Terre, est divisée en un petit nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de plaques rigides en déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et...) sur l'asthénosphère (L'asthénosphère (du grec asthenos, sans résistance) est la partie ductile du manteau terrestre, directement située sous la lithosphère rigide.), partie du manteau terrestre située immédiatement en-dessous. Cette structuration contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des phénomènes géologiques comme les tremblements de Terre ou le volcanisme. Elle influence aussi le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la...) de notre planète et a joué un rôle essentiel dans l'apparition de la vie (La vie est le nom donné :).

Comment ce découpage s'est-il produit ? Les premières preuves de déformation de la lithosphère datent de 4 milliards d'années, mais l'individualisation complète des plaques et le démarrage de la tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques...) sous sa forme actuelle sont sans doute advenus un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et précède un...) d'années plus tard. C'est la durée qu'il a fallu pour que se créent et se connectent des zones de faiblesse dans la lithosphère, délimitant les plaques, d'après un modèle que viennent de proposer deux géophysiciens: Yanick Ricard du Laboratoire de géologie de Lyon (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/ENS de Lyon) et son collègue David Bercovici (Université de Yale, Etats-Unis).


Leur modèle permet à la lithosphère de se diviser naturellement en plaques tectoniques rigides dont les frontières sont très déformables (sur cette figure les zones de frontières de plaques, en jaune-rouge sont 100 fois moins visqueuses que les intérieurs des plaques en bleu). Cette simulation présente une configuration très proche de celle de la plaque actuelle Pacifique, bordée au nord et à l'ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) par des micros plaques plus ou moins individualisées (plaque Philippine, arcs des Aléoutiennes et des Kouriles), conséquences du changement de direction de la plaque Pacifique il y a 47 millions d'années et de la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) des déformations anciennes imprimée dans les minéraux de la lithosphère.
© Yanick Ricard et David Bercovici

Ce modèle considère que la lithosphère est un milieu formé de deux types de grains, qui reflète la composition minéralogique de la péridotite, principale roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage de minéraux, comportant parfois des...) des plaques lithosphériques. Il prend en compte les forces exercées sur les roches par l'asthénosphère sous-jacente, et intègre des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) expérimentales sur les propriétés des roches et leur déformation.
Selon ce modèle, la lithosphère se fragilise par interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) avec la convection (La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Ainsi durant la cuisson des...) du manteau, c'est-à-dire les mouvements très lents des roches constituant l'asthénosphère (2). Les mouvements descendants de l'asthénosphère étirent les roches de la lithosphère sus-jacente. Sous l'effet de cette déformation, la taille des grains composant les minéraux des roches diminue... ce qui rend ces grains encore plus déformables. Ainsi nait une zone de fragilité (La fragilité est l'état d'une substance qui se fracture lorsqu'on lui impose des contraintes mécaniques ou qu'on lui fait subir des déformations brutales (c'est-à-dire sous forme de choc), sa fracture n'exige...). Les mouvements de convection se déplacent dans le manteau au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), créant de nouvelles zones de faiblesse. Cependant, les zones fragilisées qui ne sont plus soumises à déformation ont tendance à "cicatriser", car les minéraux grossissent lorsque la déformation cesse.

D'après ce modèle, en raison de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) modérée de la Terre et de la présence de minéraux différents, qui gênent mutuellement leur croissance, la "cicatrisation" de la lithosphère prend bien plus de temps (1 milliard d'années) que sa fragilisation (10 millions d'années). Ainsi, les changements de la convection mantellique ont été assez lents pour endommager localement la lithosphère, mais assez rapides pour qu'elle ne puisse cicatriser complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à...), accumulant ainsi assez de zones de faiblesse pour se découper en plaques.

Dans ce modèle, la lithosphère terrestre accumule assez d'endommagements pour se diviser en plaques tectoniques au bout d'un temps de l'ordre du milliard d'années, ce qui est compatible avec l'histoire géologique.

Les chercheurs expliquent aussi pourquoi Vénus, qui a pourtant une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...), une taille et une composition similaires à celles de la Terre, n'a jamais eu de tectonique des plaques. Suivant leur modèle, sa lithosphère, très chaude du fait d'un effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles (dans...) extrême, cicatrise trop vite (en dix millions d'années) pour pouvoir se diviser en plaques tectoniques.

Notes:

(1) La lithosphère est l'enveloppe rocheuse rigide qui forme la surface de la Terre: elle est composée de la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui...) et de la partie supérieure du manteau.
(2) Ces mouvements se produisent sous l'effet de différences de température (les roches les plus profondes, plus chaudes, ont tendance à s'élever, alors que les roches refroidies au contact de la lithosphère sont animées de mouvements descendants).


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Source: CNRS