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Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité SVT

La tectonique des plaques

Mouvements des plaques lithosphériques, limites de plaques et déformation de la lithosphère (programme de 1re spécialité SVT)

À propos de cette page
Ce cours de spécialité svt en première sur « La tectonique des plaques » suit le programme officiel de spécialité svt de première. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : La lithosphère et l'asthénosphère, Les plaques lithosphériques, Les dorsales océaniques : limites divergentes, Les zones de subduction : limites convergentes. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de première à réussir en spécialité svt.
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La lithosphère et l'asthénosphère

La structure interne du globe peut être décrite selon deux approches complémentaires : la composition chimique et le comportement mécanique des roches.

Définition. La lithosphère est l'enveloppe externe rigide du globe, épaisse d'environ 100 km en moyenne. Elle comprend la croûte (océanique ou continentale) et la partie supérieure du manteau. En dessous se trouve l'asthénosphère, zone ductile (déformable à chaud) du manteau supérieur, qui permet le déplacement des plaques.

La lithosphère est froide et rigide : elle se comporte comme un solide élastique cassant. L'asthénosphère est plus chaude et se comporte comme un fluide visqueux à l'échelle des temps géologiques (millions d'années).

À retenir. La distinction lithosphère / asthénosphère est mécanique (rigide vs ductile), et non chimique.
EnveloppeComportementÉpaisseur approx.
Lithosphère océaniqueRigide, froide~7–10 km de croûte + ~90 km de manteau
Lithosphère continentaleRigide, froide~35 km de croûte + ~65 km de manteau
AsthénosphèreDuctile, chaude~200–300 km d'épaisseur
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Les plaques lithosphériques

La lithosphère n'est pas continue : elle est divisée en une douzaine de grandes plaques et plusieurs plaques mineures qui « flottent » sur l'asthénosphère.

Définition. Une plaque lithosphérique est un fragment rigide de lithosphère délimité par des frontières actives (dorsales, zones de subduction, failles transformantes). Les plaques peuvent être exclusivement océaniques (ex. : plaque Pacifique), exclusivement continentales (rare) ou mixtes (ex. : plaque Eurasiatique).

Les principales plaques lithosphériques sont : Pacifique, Amérique du Nord, Amérique du Sud, Eurasiatique, Africaine, Indo-Australienne, Antarctique, Nazca, Caraïbes, Philippines, Cocos, Arabie.

Exemple. La plaque Eurasiatique supporte à la fois l'Europe et la majeure partie de l'Asie, ainsi qu'une partie de l'océan Atlantique. Elle est donc une plaque mixte.
Attention ! La plaque Pacifique est quasi exclusivement océanique, mais la plupart des grandes plaques sont mixtes (continentale + océanique).
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Les dorsales océaniques : limites divergentes

Les dorsales océaniques sont de grandes chaînes de montagnes sous-marines situées au niveau des limites divergentes, où deux plaques s'écartent l'une de l'autre.

Définition. Une dorsale océanique est une ride médio-océanique où du magma basaltique remonte depuis l'asthénosphère et forme de la nouvelle croûte océanique par accrétion. Ce phénomène est appelé expansion océanique ou accrétion océanique.

Mécanisme :

  • Deux plaques s'écartent : le plancher océanique s'amincit.
  • La pression diminue : le manteau fond partiellement (fusion partielle adiabatique).
  • Le magma basaltique remonte, solidifie et forme de nouveaux basaltes.
  • La nouvelle croûte s'éloigne symétriquement de part et d'autre de l'axe de la dorsale.
Exemple. La dorsale médio-Atlantique sépare les plaques Amérique du Nord/Sud des plaques Eurasiatique et Africaine. L'Islande est un point chaud situé sur cette dorsale, ce qui explique son intense activité volcanique.

L'expansion des fonds océaniques est prouvée par :

  • La symétrie magnétique : les anomalies magnétiques (liées aux inversions du champ magnétique terrestre) sont symétriques de part et d'autre de la dorsale.
  • L'âge des basaltes : les roches sont d'autant plus âgées qu'on s'éloigne de la dorsale.
Astuce. La dorsale est un lieu de création de lithosphère océanique. À l'opposé, la subduction est un lieu de destruction.
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Les zones de subduction : limites convergentes

Aux limites convergentes, deux plaques se rapprochent. Lorsqu'une plaque océanique (plus dense) rencontre une autre plaque, elle plonge dans le manteau : c'est la subduction.

Définition. La subduction est le plongement d'une plaque lithosphérique océanique sous une autre plaque (océanique ou continentale) dans le manteau. La zone de subduction est marquée par une fosse océanique (dépression bathymétrique), un plan de Wadati-Benioff (zone sismique inclinée) et un arc volcanique.

La plaque océanique est plus dense que l'asthénosphère : elle plonge naturellement sous son propre poids (traction par la plaque plongeante).

Exemple. La plaque Nazca (océanique) plonge sous la plaque Amérique du Sud (continentale), formant la fosse du Pérou-Chili et les Andes. La chaîne andine est un arc volcanique continental.

Conséquences géologiques de la subduction :

  • Séismes profonds le long du plan de Wadati-Benioff (jusqu'à 700 km de profondeur).
  • Volcanisme explosif (magmas riches en eau et en silice).
  • Métamorphisme haute pression, basse température dans la plaque subduite.
  • Formation de chaînes de montagne lorsque deux continents entrent en collision après disparition de l'océan.
Attention ! Quand deux plaques continentales entrent en collision (ex. : Inde-Eurasie → Himalaya), il n'y a pas de subduction (les continents sont trop peu denses pour plonger) mais formation d'une chaîne de montagnes par collision.
SituationRésultat
Océan-ContinentArc volcanique continental + fosse
Océan-OcéanArc insulaire (îles volcaniques) + fosse
Continent-ContinentChaîne de collision (pas de subduction)
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Les failles transformantes : limites coulissantes

Aux limites coulissantes, les deux plaques glissent horizontalement l'une par rapport à l'autre, sans créer ni détruire de lithosphère.

Définition. Une faille transformante est une limite coulissante où deux plaques se déplacent latéralement. Ces failles génèrent des séismes superficiels mais pas d'activité volcanique significative.
Exemple. La faille de San Andreas (Californie) est une faille transformante entre la plaque Pacifique et la plaque Amérique du Nord. Los Angeles se trouve sur la plaque Pacifique et se rapproche de San Francisco (plaque Amérique du Nord) à raison d'environ 5 cm par an.
Astuce. Les failles transformantes relient souvent des segments de dorsales. Elles permettent l'expansion océanique sur une sphère.
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Les preuves et la mesure du déplacement des plaques

Les preuves du déplacement des plaques sont multiples :

  • Paléomagnétisme : les roches enregistrent l'orientation du champ magnétique terrestre au moment de leur formation. Les inversions géomagnétiques créent un « code-barres » magnétique symétrique de part et d'autre des dorsales.
  • Âge des sédiments et des basaltes : l'âge croît en s'éloignant de la dorsale (confirmé par les forages DSDP/ODP).
  • Géodésie spatiale (GPS) : mesure directe des déplacements actuels des plaques avec une précision millimétrique.
  • Concordances géologiques : roches et fossiles identiques de part et d'autre des océans (ex. : Glossopteris fossile en Amérique du Sud, Afrique, Inde, Antarctique).
Vitesses de déplacement. Les plaques se déplacent à des vitesses de 1 à 20 cm/an. La dorsale médio-Atlantique s'étend à ~2–3 cm/an, tandis que la dorsale Pacifique est plus rapide (~10–15 cm/an).
Exemple de calcul. Si la dorsale médio-Atlantique s'étend à 2,5 cm/an, l'écartement entre l'Amérique et l'Europe en 10 millions d'années est : $d = 2{,}5 \times 10^{-2} \times 10^7 = 250\,000$ m $= 250$ km.
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Le moteur de la tectonique des plaques

Le déplacement des plaques est dû à plusieurs forces qui agissent en synergie :

Forces motrices.
  • Convection mantellique : les courants de convection dans le manteau, liés aux différences de température, entraînent la base de la lithosphère.
  • Traction par la plaque plongeante (slab pull) : lors de la subduction, la plaque oceanique froide et dense plonge et tire la plaque vers la fosse. C'est la force dominante.
  • Poussée à la crête (ridge push) : à la dorsale, la lithosphère jeune et peu dense repousse les plaques de part et d'autre.

La chaleur interne du globe (d'origine radioactive et résiduelle) est le moteur ultime des courants de convection.

À retenir. La tectonique des plaques est un cycle : création de lithosphère océanique aux dorsales → transport → destruction par subduction. Ce cycle dure environ 200 millions d'années pour un fond océanique moyen.
Cycle de Wilson. Le cycle de Wilson décrit l'ouverture et la fermeture d'un océan sur des centaines de millions d'années : rifting continental → dorsale → expansion → subduction → collision. Ce cycle explique la formation et la disparition des océans au cours des temps géologiques.
En bref
  • La lithosphère (rigide) repose sur l'asthénosphère (ductile).
  • Elle est divisée en plaques qui se déplacent à 1–20 cm/an.
  • Dorsales = limites divergentes = accrétion océanique.
  • Subduction = limites convergentes = destruction de lithosphère océanique.
  • Failles transformantes = limites coulissantes.
  • Preuves : paléomagnétisme, âge des fonds océaniques, GPS, concordances fossiles.
  • Moteur principal : traction par la plaque plongeante + convection mantellique.
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