La ectonique des plaques

Cette théorie élégante ne convainc pas immédiatement les scientifiques, mais d'autres études viennent progressivement la confirmer. Ainsi Fred Vine et Tuzo Wilson (1908-1993) montrent en 1966 que l'explication de Morley et de Vine et Matthews n'est pas seulement qualitative mais également quantitative. On peut en effet la relier à l'échelle chronologique des inversions du champ magnétique terrestre, qui vient d'être établie. En associant chaque linéation magnétique aux inversions correspondantes et en supposant que le taux d'ouverture de chaque océan est constant, Vine et Wilson vérifient que la largeur de chaque linéation est bien proportionnelle à la durée entre les deux inversions. L'association des linéations aux inversions correspondantes permet également de dater la croûte océanique. Cette datation sera confirmée en 1968 par les forages dans le sol marin, qui montrent grâce aux microfossiles que les sédiments au contact de la croûte et dont l'âge est supposé à peine postérieur à celui de la croûte sont d'autant plus vieux qu'ils sont plus éloignés des dorsales. Vine et Wilson notent encore qu'en déterminant la distance entre deux linéations symétriqu et où les différents phénomènes viennent s'intégrer lumineusement (à l'exception du volcanisme dit de point chaud). Elle permet ainsi une compréhension entièrement renouvelée de la surface du globe en lui redonnant son unité et en révélant une Terre en plein dynamisme, en pleine évolution. La tectonique des plaques n'est cependant pleinement fructueuse que lorsqu'elle intègre l'ensemble des sciences de la Terre. Elle mérite alors son nom de tectonique globale, non seulement parce qu'elle concerne toute la surface du globe mais aussi parce qu'elle est le lieu où les différentes sciences de la Terre peuvent se rencontrer et parce qu'elle permet aux géophysiciens et aux géologues de se rapprocher. Par ces différents aspects, la tectonique des plaques constitue un renversement radical, une reconstruction fondamentale des convictions sur la Terre. Elle représente ainsi une véritable révolution et définit le nouveau paradigme des sciences de la Terre.

Ce bouleversement conceptuel, enfin, a bénéficié de l'impulsion due à deux autres révolutions, pratiquement simultanées, plus diffuses mais également très importantes, qui sont celles de la planétologie comparée et de l'introduction de l'informatique dans les sciences de la Terre. Les voyages lunaires et les photographies martiennes de la fin des années 1960 et du début des années 1970 montrent des planètes géologiquement très différentes. Cette comparaison d'une planète à l'autre accentue la nécessité d'une approche globale et permet de découvrir ce qui est particulier à la Terre. Ainsi la tectonique des plaques apparaît comme un phénomène extra-ordinaire qui ne se manifeste pas sur les autres corps du système solaire. D'autres planètes ou satellites ont (ou ont eu) une activité tectonique (plis, failles…), mais cette tectonique ne fonctionnait pas avec le mode plaque. Une condition nécessaire pour une activité actuelle ou passée semble liée à l'état thermique de la planète, qui est, lui, dépendant de la taille du corps (plus une planète est petite, plus elle s'est refroidie depuis la formation du système solaire). Il faut en effet une certaine température interne pour permettre (ou avoir permis) les mouvements de convection et le volcanisme. Cette condition n'est cependant pas suffisante puisque Vénus, qui a approximativement la même taille que la Terre, et qui a une activité tectonique et magmatique ancienne et actuelle, ne semble pas posséder de tectonique des plaques. Doit-on en déduire que la température en surface est elle aussi déterminante pour la constitution de plaques rigides (Vénus a en effet une température de surface bien plus élevée que celle de la Terre). On propose aujourd'hui que, pour qu'il y ait une tectonique « des plaques », il faut un fort découplage entre lithosphère et asthènosphère, c'est-à-dire un fort contraste de viscosité. Sur Terre, ce contraste de viscosité, de l'ordre de 103 à 104, est dû au fait que le manteau est hydraté (il contient environ 0,1% d'H2O). Cette hydratation est due à l'introduction d'eau par la subduction, qui contrebalance la déshydratation due au volcanisme. Sur Vénus, pas d'eau liquide en surface, pas d'introduction d'eau dans le manteau, manteau que l'abondant volcanisme déshydrate. Pas d'eau dans le manteau de Vénus, pas de fort contraste de viscosité lithosphère / asthénosphère, donc convection mantellique d'un autre type que le type terrestre.

La tectonique des plaques a également grandement profité de l'utilisation de l'espace proche, c'est-à-dire de l'utilisation des satellites autours de la Terre, que ce soit pour cartographier de façon globale le champ de gravité, pour mesurer le déplacement actuel des plaques...

L'introduction de l'informatique en sciences de la Terre a également permis deux avancées qui auraient été impossibles sans cela : le traitement de milliers et de millions de données qui ont permis d'alimenter, entre autres, les modèles de tomographie. L'informatique a également permis de développer des modèles numériques complexes du fonctionnement du manteau, ce qui permet d'aller beaucoup plus loin que les modèles analytiques et analogiques des années 1950-1960. Un va-et-vient entre les modèles numériques et les millions de données que l'informatique permet de traiter est maintenant une pratique courante et indispensable aux progrès des sciences de la Terre

Quoi qu'il en soit, la tectonique des plaques nécessite des conditions très précises, et si elle est particulière à la Terre, elle pourrait aussi ne concerner qu'une période de son histoire. On pense en effet qu'à l'Archéen (avant –2,5 Ga), la lithosphère était trop mince pour transmettre des forces sur de longues distances. On ne devait pas avoir à cette époque une dizaine de plaques vastes, épaisses, peu déformables et se mouvant à quelques cm/an. Avant –2,5 Ga, on devait avoit de nombreuses « plaquettes », plus petites, plus minces, plus rapides et plus déformables.

Les articles fondateurs de la théorie de la tectonique des plaques et leurs résumés

H.H. Hess, 1962 . History of Ocean Basins , Petrologic Studies : A volume to honor A. F. Buddington. Boulder : Geological Society of America, 599-620.

« For purposes of discussion certain simplifying assumptions

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