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Résolution du puzzle géant des plaques tectoniques terrestres

Publication du LGL dans Nature
Publié le : 15 juin 2016
Tectonique_Mallard.jpg Instantané d’une simulation numérique du mouvement du manteau et de la surface d’une Terre virtuelle. Les limites des plaques calculées en surface sont en blanc. A l’intérieur du manteau, les zones rouges chaudes sont des panaches chauds à l’origine de volcans et les zones froides bleues sont les plaques en subduction. Les continents sont visibles en surface (roses).

La tectonique des plaques est responsable des tremblements de terre, du volcanisme, de la mise en place de gisements minéraux et contrôle le cycle du carbone sur Terre. Mais pourquoi il y a-t-il seulement quelques grandes plaques tectoniques et de nombreuses petites plaques ? Quel phénomène est responsable de leur mise en place et de leur évolution ? Ces questions ont été soulevées par une équipe franco-australienne dans l'article Subduction controls the distribution and fragmentation of Earth’s tectonic plates publié dans le magazine Nature le 15 juin 2016.

Le problème est que la surface terrestre est en mouvement perpétuel, les indices concernant ses déplacements sont très mal connus. En effet, les plaques tectoniques disparaissent en s’enfonçant dans le manteau au niveau de zones appelées zones de subduction associées à la formation de volcan comme « la ceinture de feu » autour du Pacifique. La Terre est âgée de 4,5 milliards d’années mais seules les reconstructions tectoniques des 100 derniers millions d’années peuvent être considérés comme réalistes. Devant le peu de données terrestres permettant d’étudier la taille des plaques dans le passé, l’équipe a choisi d’étudier pour la première fois des planètes fictives, obtenues grâce à la simulation numérique couplant les mouvements du manteau rocheux de la Terre et sa surface.

L’étude de ces terres virtuelles a montré que les grandes plaques sont l’expression des courants dans le manteau entre les zones de subduction. Les petites plaques se fragmentent quant à elles sous l’effet de forces induites par la courbure des zones de subduction. Ainsi, bien que leurs positions aient changé, la proportion des grandes et des petites plaques serait restée identique au cours des 500 derniers millions d’années au moins, contrairement à ce qu’indiquent les reconstructions de la tectonique des plaques. En conséquence, le volcanisme aux limites des petites plaques et ses effets sur le cycle du carbone ont été sous évalués, et des corrections doivent être apportées aux reconstructions des mouvements des plaques.

En définitive, le fait que l’agencement des plaques résulte d’une relation dynamique entre les mouvements dans le manteau et la tectonique à la surface ouvre la voie à l’utilisation de telles simulations pour la compréhension de la tectonique de surface et pour améliorer les reconstructions de l’histoire de la Terre.

Contact chercheuse : Claire Mallard

Thématique :

Géologie

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Pôle Recherche
Les 53 pièces du puzzle
La surface de la Terre est un puzzle géant dont les 53 pièces (plaques tectoniques) possèdent un agencement caractéristique. Il est composé de 7 grandes pièces adjacentes (l’Amérique du nord et du sud, le Pacifique, l’Eurasie, l’Afrique l’Australie et l’Antarctique) représentant 95 % de la surface et d’un second groupe de pièces de tailles réduites (Inde, Caraïbes, Philippines,…).

En savoir plus

Cette étude a identifié les forces à l’origine de cet agencement, et a montré que la répartition des tailles des plaques est constante dans le temps.
 
 
Mise à jour le 21 juin 2016
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