Tectonique des plaques : la mobilité horizontale

1. a)Hess (1962) propose que le plancher se forme à l’axe des dorsales et s’en écarte ; il prévoit un plancher d’autant plus ancien qu’il est loin de l’axe, de façon symétrique. En refroidissant sous sa température de Curie (≈ 580 °C pour la magnétite), le basalte formé à l’axe s’aimante selon le champ du moment et garde cette aimantation. Le champ s’inverse irrégulièrement : un magnétomètre mesure au-dessus du plancher des anomalies positives (aimantation dans le sens du champ actuel) et négatives (sens inverse). Vine et Matthews (1963) montrent que ces bandes sont parallèles à l’axe et symétriques : seul un plancher créé à l’axe puis écarté des deux côtés l’explique (les forages de 1968 confirment l’âge croissant des sédiments). Comparées à l’échelle de polarité datée sur des laves continentales, les limites des bandes ont un âge : demi-vitesse = distance à l’axe ÷ âge (1 km/Ma = 1 mm/an) ; vitesse d’expansion = somme des deux demi-vitesses. Schéma : axe, bandes noires et blanches symétriques, âges des limites, échelle des distances, flèches d’écartement. (4)
2. b)Anomalies magnétiques : écartement de deux plaques de part et d’autre d’une dorsale, par rapport à l’axe, moyenne sur des millions d’années. Forages : âge du plancher par les sédiments au contact du basalte, demi-vitesse par rapport à l’axe, sur des dizaines de millions d’années. GPS et laser : déplacement actuel de stations, au millimètre, dans un référentiel (international ou plaque fixe), sur quelques années ; la vitesse relative de deux plaques est la différence des vitesses de deux stations. Points chauds : mouvement d’une plaque par rapport au manteau profond, même loin des limites, sur des dizaines de millions d’années. Comparaison : les vitesses actuelles (GPS) et anciennes (anomalies, forages) sont très proches : le mouvement des plaques est globalement continu ; les plaques vont de moins de 2 à environ 15 cm/an. (4)

Piège — Confondre demi-vitesse et vitesse d’expansion : l’écartement des deux plaques est la somme des deux flancs.

1. a)Est : 129 ÷ 4,30 = 30 mm/an ; ouest : 107,5 ÷ 4,30 = 25 mm/an (1 km/Ma = 1 mm/an). Vitesse d’expansion = 30 + 25 = 55 mm/an = 5,5 cm/an. Les distances diffèrent pour un même âge : l’expansion est asymétrique ; doubler une seule demi-vitesse serait faux (60 ou 50 mm/an). (2)
2. b)Durée : 5 ans. Composante est : 150 ÷ 5 = 30 mm/an ; composante nord : 80 ÷ 5 = 16 mm/an. Vitesse : $\sqrt{{30}^2+{16}^2}=\sqrt{900+256}=\sqrt{1156}=$ 34 mm/an (34 × 34 = 1 156), vers l’est-nord-est (surtout vers l’est). (2)
3. c)Station Ouest : composante est −125 ÷ 5 = −25 mm/an, composante nord 16 mm/an. Est-ouest : 30 − (−25) = 55 mm/an d’écartement ; nord-sud : 16 − 16 = 0. On retrouve les 55 mm/an des anomalies : vitesse actuelle (5 ans) = vitesse moyenne sur 4,30 Ma, le mouvement est continu et régulier. Les 16 mm/an vers le nord communs aux deux stations viennent du référentiel international : ils ne déforment pas la dorsale ; seule la vitesse relative, indépendante du référentiel, mesure la divergence. (2)

Méthode — Racine sans calculatrice : encadrer (30² = 900, 35² = 1 225), puis vérifier par une multiplication (34 × 34 = 1 156).

1. a)Vers x = 100 km : zone de divergence (dorsale) — séismes superficiels (4 à 10 km), flux maximal (280 mW/m²), basaltes récents, et stations qui s’écartent. Vers x = 900 km : zone de convergence (subduction) — fosse, foyers de plus en plus profonds vers l’est (40 → 450 km) qui dessinent un plan incliné, flux faible à la fosse (35 mW/m²), andésites à l’est. (2)
2. b)Dorsale : 40 − (−20) = 60 mm/an d’écartement. Subduction : la plaque centrale va vers l’est à 40 mm/an, la plaque orientale vers l’ouest à 30 mm/an : rapprochement de 40 + 30 = 70 mm/an. Les foyers s’enfoncent sous la plaque orientale : c’est la plaque centrale (entre la dorsale et la fosse) qui plonge sous la plaque orientale. (2)
3. c)Affirmation fausse : un flux élevé existe aussi sous l’arc volcanique d’une subduction. À x = 1 150 km, les andésites, les foyers à 300 km et l’absence d’écartement désignent l’arc de la plaque chevauchante, pas une dorsale (qui aurait des séismes superficiels et des basaltes). Âge : demi-vitesse = 60 ÷ 2 = 30 mm/an = 30 km/Ma ; distance dorsale-fosse = 900 − 100 = 800 km ; âge ≈ 800 ÷ 30 ≈ 27 Ma : le plancher le plus ancien de la plaque centrale est au bord de la fosse, où il disparaît. (2)

Piège — Un flux élevé seul ne désigne pas une dorsale : il faut le croiser avec la profondeur des séismes, les roches et les vitesses.