La cinématique des plaques

-STU ; Secteur C

Proposition de correction par Mathieu Rodriguez

Introduction :

-Définition des plaques lithosphériques/ tectoniques : localisée aux frontières des plaques. Les plaques lithosphériques constituent des ensembles rigides au premier ordre, cependant il existe une part de déformation intraplaque. Les

frontières de plaques sont soit localisées, avec de la déformation concentrée sur un système de

failles bien défini (ex. faille du Levant), soit diffuse (ex. frontière convergente Inde-Eurasie),

avec une déformation distribuée sur plusieurs systèmes de failles.

- Différents types de mouvements et de déformation aux limites de plaques (à présenter sur

une carte) : extensive (rift, dorsale) ; convergente (subduction, chaîne de montagne) ; décrochante (coulissement de plaques). -La Lithosphère enveloppe solide la plus superficielle de la Terre. La base de la

lithosphère, la LVZ, est définie par les études sismologiques autour de 120 km de profondeur

en moyenne. Il existe différentes définitions de la lithosphère selon le point de vue considéré

(voir corrections de leçons sur la lithosphère continentale et la lithosphère océanique). 2 types

de lithosphères : océanique et continentale, aux propriétés rhéologiques différentes.

-Les propriétés de la lithosphère (résistance i.e. profil de contrainte différentielle ; présence et

profondeur du niveau de décollement), sont variables selon le contexte (température et âge de

la lithosphère) et contrôlent le degré de localisation de la déformation aux frontières de

plaques. -25 plaques tectoniques principales incorporées dans le dernier modèle cinématique en date (MORVEL, DeMets et al., 2010), représente 97% de la surface de la Terre. Le nombre de plaques total, incluant les microplaques, est de 56 (Argus et al., la complexité cinématique liée aux microplaques dans le cadre de cette leçon. Les principales plaques tectoniques. Frontières localisées et diffuses. -La Cinématique des plaques est la discipline des géosciences qui a pour objet la

quantification de la mobilité horizontale des plaques lithosphériques. Le premier modèle

cinématique global a été formulé par X. LePichon en 1968.

-Cependant, la notion de mobilité des plaques lithosphériques a été proposée par Wegener,

dès 1912, sur la base de divers arguments (paléontologie, géographie, assemblage des cratons,

anciens dépôts glaciaires). Dans un premier temps, la théorie de Wegener a été rejetée faute

e des mouvements des plaques. Wegener faible pour expliquer le mouvement des plaques. Wegener avait fait une erreur en estimant le ar an ! alors que le mouvement est de (modèles de Terre fixe). -Problématique : -Comment quantifier les mouvements des plaques ? Dans un premier temps nous verrons comment estimer les mouvements relatifs de plaques

lithosphériques au niveau de différents types de frontières, et à différentes échelles de temps.

Puis nous verrons comment construire un modèle cinématique global, à n plaques. -Quelles sont les forces motrices de la mobilité des plaques?

Après un bref rappel historique des différents moteurs proposés pour le mouvement des

plaques, nous mettrons en évidence quel est le moteur principal du mouvement des plaques, et quelles sont les différents types de forces impliquées dans la cinématique. -Sujet limité à la mobilité horizontale des plaques en détail la mobilité verticale .

1) Quantifier la mobilité relative de deux plaques lithosphériques à différentes

échelles de temps

¾ Objectifs de cette partie :

étudier. Avantages et limites de chacune des méthodes, leur complémentarité. Ici on se limite au mouvement entre 2 plaques. a) : les mesures satellitaires (GPS et VLBI).

-Techniques récentes, développées durant les années 80-90. Objectif : donner la direction

et la vitesse du mouvement ; i.e. établir un vecteur mouvementcennie.

Précision millimétrique. Mesures continues.

-Principe du GPS : Positionnement de stations Positionnement de la station par satellite, par rapport à une surface de référence. Le satellite renseigne sur la position de la balise au cours du temps. Sensible à la déformation élastique de la lithosphère (cycle sismique, rebond postglaciaire), basées sur des modèles de lithosphère élastique GPS permettent de calculer les taux de déformation/ et contrainte sur une faille au cours du cycle sismique. Si niveau de décollement au sein de la lithosphère ou de la pile sédimentaire (tectonique gravitaire), le GPS ne capture que le mouvement de surface, pas de la plaque dans son ensemble. -Principe du VLBI : mes

réception du signal entre 2 radiotéléscopes (distants de plusieurs milliers de km)

une mesure de la cinématique avec une précision millimétrique. b) (Ma) : les anomalies magnétiques du plancher océanique -tude des profils magnétiques au niveau de la dorsale de Carlsberg. - Le principe de l'interprétation des anomalies magnétiques est le suivant : les basaltes sont émis au niveau de l'axe de la dorsale, se solidifient et cristallisent rapidement au contact de

aimantation (liée à leurs minéraux ferro-magnésiens), qui enregistre la polarité du champ

magnétique terrestre au moment de leur formation. Le plancher océanique est ensuite

de la dorsale. Le champ magnétique terrestre subit des inversions de façon irrégulière au cours

du temps. Ces inversions sont fossilisées par le plancher océanique, et induisent des anomalies

du champ magnétique par rapport au champ actuel. Les inversions de polarité ont été datées

par des forages (étude - d'anomalies magnétiques et les cartes des fonds océaniques permettent ainsi de reconstituer la

géométrie des dorsales à un moment donné, et de déduire certains paramètres du mouvement

relatif entre deux plaques (migration du pôle de rotation, taux d'ouverture océanique et

asymétrie de l'accrétion). ette méthode, mais résolution temporelle variable.

-Plus jeune anomalie identifiée quasiment partout : la 2A, datée à 3.16 Ma. Permet de

.16 Ma. Considéré géologiques. Dans le Pacifique, une anomalie datée à 0.78 Ma permet de contraindre la cinématique instantanée avec une meilleure résolution temporelle.

-Sur les continents les décalages morphologiques de certains marqueurs géologiques (rivières,

coulée de faille donné. Très utilisé pour les décrochements. Les anomalies magnétiques du plancher océaniques c) centaines de : le paléomagnétisme et le volcanisme intraplaque géologiques. Les panaches nourrissent du volcanisme en surface, et la migration du volcanisme au cours du temps correspond au mouvement de la plaque sur une source fixe. volcanisme et la distance au point chaud, on peut calculer la vitesse du mouvement de la cinématique instantanée. Cepend

panaches mantelliques, entraînant une migration des points chauds qui doit être prise en

compte dans les reconstructions cinématiques. Vitesse du mouvement de la plaque pacifique par rapport aux datations des volcans de point chaud -Les études de paléomagnétisme des roches continentales permettent aussi de retrouver les anciennes latitudes d'un continent, avec cependant de plus fortes incertitudes par rapport aux

anomalies magnétiques du plancher océanique. Au-delà de 180 Ma, le paléomagnétisme est la

seule méthode pour contraindre la position des continents. Les sédiments détritiques

contiennent eux aussi des minéraux ferro-magnésiens capables de fossiliser le champ magnétique au moment de leur fo

(inclinaison) = 2 tan (latitude). En revanche, il est difficile de contraindre les paléo-

longitudes. Les incertitudes dans les estimations des paléo-latitudes varient de 1 à plusieurs -Eurasie, et la quantification des forces impliquées. d) Quantification des mouvements relatifs aux différents types de frontières de plaque

Selon le type de frontière de plaque étudié, la quantité et la nature des données disponibles ne

sont pas la même ; parfois le mouvement doit être estimé de façon indirecte, en combinant

plusieurs informations et en réalisant un triangle de vitesse (ex. des frontières convergentes).

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