La tectonique des plaques

Le rayon de la Terre mesure environ 6 370 km. Les forages les plus profonds jamais réalisés atteignent 12 km : on n'observe donc jamais directement l'intérieur du globe. C'est l'étude des ondes sismiques, qui changent de vitesse lorsqu'elles changent de milieu, qui a permis de découper la Terre en enveloppes.

La lithosphère est découpée en une douzaine de grandes plaques (pacifique, nord-américaine, sud-américaine, eurasiatique, africaine, indo-australienne, antarctique, Nazca…) et en plusieurs petites. Chaque plaque est rigide : elle se déforme très peu en son centre, et presque toute l'activité géologique — séismes et volcans — se concentre sur ses bordures.

Le moteur de ces déplacements est la convection du manteau : les roches chaudes et profondes montent lentement, les roches refroidies redescendent. S'y ajoute le poids de la plaque qui plonge, et qui tire le reste derrière elle.

En 1912, le météorologue allemand Alfred Wegener propose une idée révolutionnaire : les continents se déplacent. Ils formaient autrefois un seul supercontinent, la Pangée, qui a commencé à se fragmenter il y a environ 200 millions d'années.

• La forme des côtes : l'Afrique et l'Amérique du Sud s'emboîtent comme deux pièces de puzzle.
• Les fossiles : le reptile d'eau douce Mesosaurus et la plante Glossopteris se retrouvent sur des continents aujourd'hui séparés par des milliers de kilomètres d'océan.
• Les traces de glaciers : d'anciennes marques d'érosion glaciaire existent en Inde, en Afrique du Sud et en Australie, régions aujourd'hui chaudes.
• Les chaînes de montagnes : les Appalaches (Amérique du Nord) prolongent les montagnes d'Écosse et de Scandinavie, même âge et mêmes roches.

Une dorsale océanique est une immense chaîne de volcans sous-marins, longue de plusieurs milliers de kilomètres. Elle marque une frontière où deux plaques s'écartent : on parle de frontière divergente.

Dans la cassure centrale, du magma remonte, refroidit au contact de l'eau et se solidifie en basalte : c'est l'accrétion, la fabrication de lithosphère océanique neuve. La surface du globe restant constante, ce qui est créé ici doit être détruit ailleurs.

Là où deux plaques se rapprochent (frontière convergente), la lithosphère océanique, plus froide et plus dense, s'enfonce sous l'autre plaque : c'est la subduction.

Elle laisse des marques très reconnaissables : une fosse océanique (creux pouvant dépasser 10 km de profondeur), des séismes de plus en plus profonds quand on s'éloigne de la fosse — jusqu'à 700 km — et un alignement de volcans explosifs sur la plaque qui reste en surface.

Quelques volcans se trouvent en pleine plaque, très loin de toute frontière. Ils sont alimentés par un point chaud : une remontée de matière très chaude, issue des profondeurs du manteau, qui reste à peu près fixe pendant des millions d'années.

La plaque, elle, continue d'avancer au-dessus. Le volcan actif est donc coupé de sa source, s'éteint et s'éloigne, tandis qu'un nouveau volcan naît à l'aplomb du point chaud : il se forme un alignement d'îles dont l'âge augmente régulièrement dans un sens.

À l'échelle des millions d'années, ces déplacements modifient la carte du monde.

• Un océan s'agrandit : l'Atlantique s'élargit de 2 à 3 cm par an, de part et d'autre de sa dorsale.
• Un océan se referme : la Méditerranée se réduit, l'Afrique remontant vers l'Europe.
• Une chaîne de montagnes se forme : quand deux lithosphères continentales se rencontrent, aucune des deux n'est assez dense pour plonger. Elles se déforment, s'empilent et se soulèvent : c'est la collision.

Les Alpes se sont formées de la même façon, par le rapprochement de l'Afrique et de l'Europe.