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Qu'est-ce qui provoque les séismes ?

La surface de la Terre comporte une douzaine de plaques tectoniques (appelées aussi plaques lithosphériques) qui se déplacent les unes par rapport aux autres à des vitesses de l’ordre de quelques centimètres par an. Séismes et volcans sont localisés aux frontières des plaques.

Les plaques tectoniques ne flottent pas sur un matériau visqueux (type magma) et encore moins sur un matériau fluide car les roches qui constituent l'intérieur de la Terre sont complètement rigides (la forte pression les empêche de fondre). Seul le noyau externe situé entre 2900 km s'avère liquide, or, il ne se trouve en aucun cas en contact avec les plaques.

plaques tectoniques

Le mystère du moteur qui entraîne le ballet des plaques trouve son explication dans les entrailles de la Terre. Le globe terrestre est constitué de plusieurs enveloppes successives à l'image d'un fruit à gros noyau comme l'avocat ou la pêche.
  • la lithosphère, d'une épaisseur de 100 km en moyenne, forme l'enveloppe la plus superficielle. Elle est constituée de roches froides, très rigides et cassantes.
  • la lithospère repose sur l'asthénosphère (600 km d'épaisseur), constituée elle, de roches plus chaudes, un peu moins rigides et capables de supporter des déformations sans casser (on parle de matériau ductile).
  • par analogie, la lithosphère et l'asthénosphère pourraient être comparées à de la pâte à modeler dont la plasticité varie en fonction de la température : la pâte à modeler froide est cassante tandis que celle à température ambiante est déformable.

La chaleur générée par les éléments radioactifs contenus dans la Terre (jusqu'à 5000°C) se dissipe au travers de l'asthénosphère en créant des mouvements circulaires très lents de matière (les mouvements de convection). Le matériel asthénosphérique s'amollit sous l'effet de la chaleur, devient plus léger et remonte. Arrivée en surface, la matière refroidit lentement, se densifie et longtemps après replonge. Les mouvements circulaires de roches ainsi générés dans l'asthénosphère sont à l’origine du déplacement des plaques lithosphériques en surface.


Voir la vidéo sur le principe de la convection.

Retour historique. La dérive des continents.

pangée

Les premiers jalons de la tectonique des plaques ont été posés en 1915 par l'astronome et météorologue allemand Alfred Wegener qui publia un ouvrage dans lequel il exposait sa théorie novatrice de « la dérive des continents ». Il y expliquait que toutes les masses émergées étaient rassemblées en un seul continent il y a 200 millions d'années (il dénomma ce super continent la Pangée) et avait ensuite dérivé progressivement jusqu'à occuper leurs positions actuelles. Pour élaborer sa théorie, il s'appuyait sur plusieurs arguments pertinents : la bordure de certains continents s'emboîte parfaitement des fossiles d'espèces identiques (fougère glossopteris, reptile mesosaurus..) occupent chacun des aires géographiques qui pourraient être parfaitement continues si l'on emboîtaient les continents. Cette théorie révolutionnaire fait à l'époque naître de farouches oppositions, car le mécanisme à l'origine du déplacement des masses continentales n’était pas clairement identifié. Il faudra attendre les années 1960 pour que sa théorie soit en partie reconnue.

La tectonique moderne.
C’est en 1960, soit un demi-siècle plus tard, qu’Harry Hess identifie comme moteur de la dérive continentale des courants de matière présents dans l'asthénosphère, les cellules de convection, à l'origine d'une ouverture et d'une expansion des océans. A la fin des années 60, faisant la synthèse des données les plus récentes, trois jeunes géophysiciens, le français X. Le Pichon, l’américain J. Morgan et le britannique D. Mac Kenzie, élaborèrent ensemble le modèle global de la tectonique des plaques. Depuis, de nombreuses avancées scientifiques ont permis de préciser et de compléter le modèle initial.

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  • les dorsales océaniques situées dans l'axe central des océans sont des édifices volcaniques sous-marins où de la matière lithosphérique est fabriquée par rejet et solidification de magma et donne naissance à des morceaux de plancher océanique « neuf » de part et d'autre de la dorsale. Cette production engendre une lente expansion des océans et un éloignement des continents. Par exemple, Afrique et Amérique du Sud s'éloignent l'une de l'autre à une vitesse de 2 cm/an (c'est la vitesse de croissance de nos ongles) en raison de l'expansion de l'océan Atlantique au niveau de la dorsale médio-Atlantique.
  • Les zones de subduction correspondent à des régions où une plaque océanique plonge sous une autre plaque (océanique ou continentale), occasionnant un mouvement de fermeture des océans. Dans un contexte de volume de la Terre constant, les zones de subduction engloutissent du plancher océanique et compensent ainsi les zones où il est créé.
  • Lorsqu'un océan s'est entièrement refermé et qu'en conséquence deux plaques continentales se trouvent en affrontement, on parle de alors de collision, L'impact génère le soulèvement de chaînes de montagne. Zones de subduction et zones de collision constituent les limites de plaques convergentes à l’origine de la majorité des séismes.
  • Enfin, les failles transformantes qui présentent un mouvement latéral de type coulissage horizontal relient entre elles les autres limites de plaques.


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