Tectonique des plaques : explication simple d'une Terre qui bouge

Regardez une carte du monde : la côte est de l’Amérique du Sud épouse presque parfaitement la côte ouest de l’Afrique, comme deux pièces d’un puzzle. Ce n’est pas une coïncidence. La surface de la Terre est découpée en plaques rigides qui se déplacent lentement, s’écartent, se heurtent ou glissent l’une contre l’autre. Ce mouvement, trop lent pour être perçu, façonne pourtant tout : la forme des continents, la hauteur des montagnes, l’emplacement des volcans. Voici la tectonique des plaques expliquée simplement, de l’idée d’un météorologue moqué à la mesure au GPS.

Une idée d’abord rejetée

En 1912, le savant allemand Alfred Wegener propose que les continents actuels aient formé autrefois un seul bloc, la Pangée, qui se serait fragmenté avant que les morceaux ne dérivent. Ses arguments sont solides : l’emboîtement des côtes, des fossiles identiques de part et d’autre de l’Atlantique, des traces d’anciens glaciers là où il fait aujourd’hui chaud. Mais il ne sait pas expliquer ce qui ferait bouger des continents entiers, et la plupart des géologues de son époque rejettent l’idée.

Il faut attendre l’exploration des fonds océaniques, après la Seconde Guerre mondiale, pour que tout s’éclaire. En 1968, deux articles publiés l’un par l’Américain W. Jason Morgan, l’autre par le Français Xavier Le Pichon, formulent la théorie complète : ce ne sont pas les continents qui dérivent seuls, c’est toute l’enveloppe rigide de la Terre qui est découpée en plaques mobiles.

Des plaques de quoi, posées sur quoi ?

La plaque n’est pas la croûte seule. C’est la lithosphère, qui réunit la croûte et le sommet du manteau. Selon l’article de Xavier Le Pichon et Henri-Claude Nataf publié par Planet-Terre, le site de géologie de l’ENS de Lyon, elle mesure en moyenne une centaine de kilomètres d’épaisseur, et sa température passe de près de 0 °C en surface à environ 1 300 °C à sa base. En dessous, l’asthénosphère, plus chaude, reste solide mais se déforme lentement, comme une pâte très visqueuse. Les plaques ne flottent donc pas sur un océan de lave : comme nous l’expliquions à propos de la formation des volcans, le manteau ne fond que localement et partiellement.

Combien y en a-t-il ? Une étude du Laboratoire de géologie de Lyon, présentée par CNRS Le journal, en dénombre 53 : sept grandes plaques, qui couvrent à elles seules 95 % de la surface du globe, et 46 plus petites. Les grandes suivraient les grands mouvements du manteau ; les petites naîtraient de la fragmentation de la lithosphère là où elle plonge.

Trois façons de se rencontrer

Tout se passe aux frontières. Il en existe trois types.

Les plaques s’écartent. Au milieu des océans, le long des dorsales, le manteau remonte et fabrique du plancher océanique neuf. L’Atlantique s’élargit ainsi depuis la rupture de la Pangée. L’Islande, posée à cheval sur la dorsale médio-atlantique, est l’un des rares endroits où l’on peut marcher entre deux plaques, sur une île que survolent chaque année les oiseaux migrateurs en route vers le Grand Nord.

Les plaques se rapprochent. Quand une plaque océanique, froide et dense, rencontre une autre plaque, elle plonge sous elle dans le manteau : c’est la subduction. C’est pour cela, note CNRS Le journal, qu’il existe très peu de plancher océanique de plus de 180 millions d’années, alors que la Terre en a 4,5 milliards : les océans se recyclent. Quand ce sont deux continents qui se rencontrent, aucun ne plonge vraiment, et la croûte se plisse : l’Himalaya est né de la collision de l’Inde avec l’Eurasie, et les Alpes du rapprochement de l’Afrique et de l’Europe.

Les plaques coulissent. Parfois, deux plaques glissent côte à côte, par saccades. C’est le long de ces trois types de frontières que se concentrent l’essentiel des volcans et des séismes de la planète.

Quel moteur fait tourner la machine ?

C’est la question qui avait manqué à Wegener. Pour Le Pichon et Nataf, il n’y a pas un moteur unique : « c’est toute la Terre qui est impliquée » dans l’évacuation de sa chaleur interne, notamment produite par la radioactivité naturelle des roches. Deux forces de gravité dominent. À la fosse de subduction, la plaque plongeante, plus lourde que le manteau qui l’entoure, tire le reste de la plaque derrière elle. À la dorsale, la jeune lithosphère, chaude et surélevée, glisse le long de la pente vers les bassins. Subduction et expansion océanique sont les deux faces d’une même convection du manteau.

En 2019, des chercheurs ont simulé sur supercalculateur 1,5 milliard d’années d’évolution de la planète, rapporte CNRS Le journal : les plaques y avancent de quelques centimètres par an, comme dans la réalité mesurée par GPS. C’est à peu près la vitesse à laquelle poussent vos ongles.

Ce que le mouvement des plaques fait au vivant

Une vitesse aussi lente, accumulée sur des dizaines de millions d’années, redessine le monde. En séparant les continents, la fragmentation de la Pangée a isolé des populations qui ont évolué chacune de leur côté. Et les volcans, aux frontières des plaques comme au-dessus des points chauds, font surgir au milieu des océans des îles qui deviennent des laboratoires d’espèces uniques, à l’image de La Réunion, l’une des pièces maîtresses de la biodiversité française.

La prochaine fois que vous déplierez un planisphère, cherchez les chaînes de montagnes et les arcs d’îles : ils dessinent, presque à eux seuls, les frontières des plaques. Et retenez que la carte que vous tenez n’est qu’un instantané : dans cinquante millions d’années, elle sera fausse.