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Géologie · Terminale SE Prépare le BAC

Leçon 17 sur 22

Les mouvements des plaques et leurs conséquences

Je sais décrire les trois types de mouvements relatifs des plaques, expliquer leurs conséquences (reliefs, séismes, volcanisme, déformations) et calculer une vitesse de déplacement.

  • 1 h
  • 5 exercices corrigés
  • 2 schémas
  • QCM de 5 questions

À la fin de la leçon, tu sauras :

  • Décrire les mouvements de divergence, de convergence (subduction, collision, obduction) et de coulissement
  • Relier chaque mouvement à ses conséquences : relief, séismes, volcanisme, déformations des roches
  • Expliquer le volcanisme de point chaud et l'utiliser pour calculer la vitesse d'une plaque
  • Présenter les conséquences des mouvements des plaques pour les êtres humains

Avant de commencer : Les leçons sur la subduction, la tectonique globale et la localisation des plaques ; les notions de faille et de pli.

1Je découvre

Mariama et Ousmane préparent un exposé pour la classe de Terminale SE du lycée de Kankan. Ils ont trouvé trois photographies. La première montre une longue fissure dans une route de Californie : la ligne blanche du milieu de la route est décalée de plus d'un mètre, comme si les deux moitiés avaient glissé l'une à côté de l'autre. La deuxième montre les sommets enneigés de l'Himalaya, où l'on a trouvé, à plusieurs milliers de mètres d'altitude, des fossiles d'animaux marins. La troisième montre une coulée de lave très fluide en Islande, qui sort d'une longue fente dans le sol.

« Trois paysages, trois continents… mais notre professeur dit qu'ils ont la même cause », s'étonne Ousmane. Mariama réfléchit : « Peut-être que les plaques ne bougent pas toutes de la même façon les unes par rapport aux autres ? »

Quels sont les différents mouvements des plaques les unes par rapport aux autres, et quelles en sont les conséquences sur les reliefs, les roches et les êtres humains ?

2Je comprends

1. Trois mouvements relatifs possibles

Deux plaques voisines peuvent :

  • s'écarter l'une de l'autre : c'est la divergence ;
  • se rapprocher : c'est la convergence ;
  • glisser l'une contre l'autre, horizontalement : c'est le coulissement (ou décrochement).
MouvementFrontièreContraintesFailles typiquesLithosphère
Divergencedorsale, riftextension (étirement)failles normalescréée
Convergencesubduction, collisioncompression (raccourcissement)failles inverses, plis, chevauchementsdétruite ou épaissie
Coulissementfaille transformantecisaillementfailles décrochantesconservée

2. La divergence et ses conséquences

À une frontière divergente, les plaques s'écartent sous l'effet d'une extension. Conséquences :

  • relief : dorsales océaniques ou rifts continentaux (fossés d'effondrement) ;
  • failles normales ;
  • séismes superficiels, nombreux mais de magnitude modérée ;
  • volcanisme effusif basaltique : lave fluide, pauvre en gaz, coulées ou fissures (Islande, Afar) ;
  • création de lithosphère océanique et, à terme, ouverture d'un océan.

3. La convergence et ses trois formes

a) La subduction (étudiée en détail précédemment). Une lithosphère océanique plonge sous une autre plaque. Conséquences : fosse, séismes superficiels à profonds (plan de Wadati-Benioff), volcanisme explosif andésitique, métamorphisme de haute pression, formation de chaînes de montagnes de subduction (les Andes) ou d'arcs insulaires, et parfois des tsunamis lorsque le fond de la mer se déforme brusquement lors d'un très grand séisme.

b) La collision. Quand l'océan qui séparait deux continents a entièrement disparu par subduction, les deux lithosphères continentales se rencontrent. Trop légères pour s'enfoncer, elles se chevauchent et se plissent : la croûte s'épaissit et forme une chaîne de collision. Exemple : l'Himalaya, né de la rencontre de l'Inde et de l'Asie depuis environ 50 millions d'années ; l'Everest culmine à 8 849 m. Les fossiles marins trouvés en altitude sont les restes des sédiments déposés dans l'océan disparu. Les Alpes sont une autre chaîne de collision.

Dans une chaîne de collision, on observe des indices de raccourcissement et d'épaississement :

  • des plis (couches déformées sans cassure) et des failles inverses ;
  • des chevauchements et des nappes de charriage : de grandes masses de roches déplacées sur des dizaines de kilomètres par-dessus d'autres ;
  • une racine crustale : la croûte peut atteindre 70 km d'épaisseur sous les plus hautes montagnes ;
  • des ophiolites, restes de l'ancien océan, coincées entre les deux continents (la « suture »).

c) L'obduction. Rarement, un morceau de lithosphère océanique est charrié sur un continent au lieu de plonger dessous. On obtient une ophiolite de grande taille, comme en Oman.

Exemple

Dans une chaîne de montagnes, on observe des couches de calcaire à fossiles marins, pliées, et une faille le long de laquelle des roches anciennes reposent sur des roches plus récentes. Interpréter.

  1. Les fossiles marins montrent que ces calcaires se sont déposés au fond d'une mer ou d'un océan.
  2. Les plis et la faille qui met des roches anciennes sur des roches récentes (faille inverse ou chevauchement) indiquent un raccourcissement, donc une compression.
  3. On est dans une chaîne de collision : l'océan a disparu par subduction, puis les deux continents se sont rapprochés et ont déformé les sédiments marins.

4. Le coulissement et ses conséquences

Le long d'une faille transformante, deux plaques glissent horizontalement l'une contre l'autre. Il n'y a ni création ni destruction de lithosphère, pas de volcanisme, mais des séismes superficiels parfois très violents, car les blocs se bloquent puis se décrochent brusquement. Exemple : la faille de San Andreas en Californie, entre la plaque pacifique et la plaque nord-américaine. Les failles transformantes découpent aussi toutes les dorsales en segments décalés.

5. Les points chauds : un repère pour mesurer la vitesse des plaques

Certains volcans se trouvent au milieu des plaques : ce sont des volcans de point chaud. Un point chaud est une remontée de manteau très chaud, venue de grande profondeur (un panache), qui reste pratiquement fixe pendant des dizaines de millions d'années. La plaque se déplace au-dessus de lui : chaque fois, un nouveau volcan se forme à l'aplomb du point chaud, puis s'éloigne et s'éteint. On obtient un alignement d'îles volcaniques dont l'âge augmente dans le sens du déplacement de la plaque.

Exemple : l'archipel d'Hawaï, au milieu de la plaque pacifique. L'île d'Hawaï, au sud-est, porte les volcans actifs ; vers le nord-ouest, les îles sont de plus en plus anciennes et érodées. D'autres points chauds existent, comme celui de La Réunion, dans l'océan Indien.

Méthode

Pour calculer la vitesse d'une plaque avec un alignement de point chaud :

  1. Je repère le volcan actif (situé au-dessus du point chaud) et une île plus ancienne dont l'âge est connu.
  2. Je mesure la distance entre les deux (avec l'échelle de la carte).
  3. Vitesse = distance ÷ âge de l'île ancienne ; je convertis en cm/an (1 km = 100 000 cm).
  4. Le sens du déplacement de la plaque va du volcan actif vers les îles les plus anciennes.

Exemple

L'île de Kauai (archipel d'Hawaï) a environ 5 millions d'années et se trouve à environ 500 km au nord-ouest du point chaud actuel (île d'Hawaï). Calculer la vitesse de la plaque pacifique et donner le sens de son déplacement.

  1. Distance : 500 km = 500 × 100 000 = 5 × 10^7 cm.
  2. Durée : 5 Ma = 5 × 10^6 ans.
  3. Vitesse = 5 × 10^7 ÷ 5 × 10^6 = 10 cm/an.
  4. Les îles sont de plus en plus vieilles vers le nord-ouest : la plaque pacifique se déplace vers le nord-ouest par rapport au point chaud, à environ 10 cm/an.
Plaque pacifi…10 cm/anPlaque de Naz…7 cm/anPlaque indien…5 cm/anPlaque africa…2 cm/anPlaque eurasi…1 cm/an
Ordres de grandeur des vitesses de quelques plaques (valeurs arrondies) : les plaques qui plongent en subduction sont les plus rapides.

6. Les conséquences pour les êtres humains

Les risques naturels. Presque tous les grands séismes, tsunamis et éruptions volcaniques se produisent aux frontières des plaques. Les populations du Chili, du Japon, de l'Indonésie ou d'Italie vivent avec ces risques. La prévention passe par des constructions parasismiques, la surveillance des volcans, des plans d'évacuation et l'éducation des habitants.

Les ressources. Les mouvements des plaques créent aussi des richesses :

  • les sols volcaniques sont souvent très fertiles ;
  • le magmatisme et les circulations de fluides chauds concentrent des métaux (cuivre des Andes, gisements sous-marins près des fumeurs noirs) ;
  • la chaleur des zones volcaniques fournit de l'énergie géothermique (Islande, Kenya) ;
  • les marges passives accumulent des sédiments épais qui peuvent contenir du pétrole et du gaz.

Et la Guinée ? Située au cœur de la plaque africaine, elle subit indirectement les mouvements des plaques : les contraintes transmises à travers la plaque peuvent provoquer de rares séismes intraplaques. Sa richesse minière (bauxite, fer, or, diamant) est surtout liée à l'histoire très ancienne de ses roches et à l'altération tropicale, étudiées dans d'autres leçons.

Mouvement
  • Divergence
  • Subduction
  • Collision
  • Coulissement
  • Point chaud
Conséquences principales
  • Dorsale ou rift, failles normales, séismes superficiels, basaltes fluides
  • Fosse, séismes jusqu'à 700 km, volcans explosifs, tsunamis possibles
  • Chaîne de montagnes, plis, failles inverses, nappes, croûte épaissie
  • Failles transformantes, séismes superficiels, pas de volcanisme
  • Volcan intraplaque, alignement d'îles d'âge croissant
Le bilan des mouvements des plaques et de leurs conséquences.

3Je retiens

Je retiens

Trois mouvements relatifs : divergence (extension, failles normales), convergence (compression, plis, failles inverses), coulissement (failles transformantes).

Divergence : dorsales et rifts, séismes superficiels, volcanisme basaltique effusif, création de lithosphère.

Convergence : subduction (fosse, séismes profonds, volcanisme explosif, Andes), collision (chaîne de montagnes, épaississement, Himalaya), obduction (Oman).

Coulissement : séismes superficiels, pas de volcanisme (San Andreas).

Point chaud : panache fixe sous une plaque mobile ; alignement d'îles d'âge croissant ; vitesse = distance ÷ âge.

Conséquences humaines : risques (séismes, volcans, tsunamis) et ressources (sols fertiles, métaux, géothermie).

4Erreurs fréquentes

  • Confondre faille normale (extension, divergence) et faille inverse (compression, convergence).
  • Penser que la collision se produit dès que deux plaques se rapprochent : il faut d'abord que l'océan qui les séparait ait disparu par subduction.
  • Placer les volcans de point chaud sur une frontière de plaque : ils sont au milieu d'une plaque.
  • Se tromper de sens : la plaque se déplace du volcan actif vers les îles les plus anciennes, et non l'inverse.

5Je m’exerce

1Exercice 1

(Questions de cours)

a) Cite les trois mouvements relatifs des plaques et le type de faille associé à chacun.

b) Quelle est la différence entre subduction et collision ?

c) Qu'est-ce qu'un point chaud ?

Voir le corrigéCacher le corrigé

a) Divergence : failles normales. Convergence : failles inverses (et plis, chevauchements). Coulissement : failles décrochantes (transformantes).

b) Dans la subduction, une lithosphère océanique dense plonge dans le manteau sous une autre plaque. Dans la collision, deux lithosphères continentales, trop légères pour plonger, se chevauchent et se plissent après la disparition de l'océan qui les séparait : il se forme une chaîne de montagnes.

c) C'est une remontée de manteau très chaud venue de grande profondeur, pratiquement fixe, qui perce la plaque située au-dessus et y forme des volcans.

2Exercice 2

Associe chaque observation à un type de mouvement : a) volcan explosif et fosse océanique ; b) fossé d'effondrement avec lacs allongés ; c) route décalée horizontalement après un séisme ; d) fossiles marins à 6 000 m d'altitude dans des couches plissées ; e) coulée de basalte fluide sortant d'une fissure.

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a) convergence (subduction) ; b) divergence (rift) ; c) coulissement (faille transformante) ; d) convergence (collision) ; e) divergence (dorsale ou rift, comme en Islande).

3Exercice 3

Dans un archipel de point chaud, une île datée de 12 Ma se trouve à 960 km du volcan actif.

a) Calcule la vitesse de la plaque en cm/an.

b) À quelle distance du volcan actif devrait se trouver une île de 3 Ma ?

Voir le corrigéCacher le corrigé

a) 960 km = 9,6 × 10^7 cm ; 12 Ma = 1,2 × 10^7 ans ; vitesse = 9,6 × 10^7 ÷ 1,2 × 10^7 = 8 cm/an.

b) Distance = 8 cm/an × 3 × 10^6 ans = 2,4 × 10^7 cm = 240 km.

4Exercice 4

Explique pourquoi on trouve des fossiles d'animaux marins dans l'Himalaya.

Voir le corrigéCacher le corrigé

Ces fossiles proviennent de sédiments déposés au fond d'un océan qui séparait autrefois l'Inde de l'Asie. Cet océan a disparu par subduction ; puis l'Inde est entrée en collision avec l'Asie (depuis environ 50 Ma). Les sédiments marins ont été plissés, charriés et soulevés à plusieurs milliers de mètres d'altitude lors de la formation de la chaîne.

5Exercice 5

(Type BAC) Le tableau donne l'âge de quelques volcans d'un alignement situé au milieu d'une plaque océanique et leur distance au volcan actif (données simplifiées).

VolcanA (actif)BCD
Distance au volcan actif (km)02805601 120
Âge (Ma)04816

a) Comment s'est formé cet alignement ? Précise ce qui est fixe et ce qui bouge.

b) Calcule la vitesse de la plaque. Est-elle constante ?

c) Les volcans B, C, D sont situés au nord-ouest de A. Dans quelle direction se déplace la plaque ?

d) Explique pourquoi les volcans B, C et D sont éteints.

e) Le volcanisme de ce point chaud et celui d'une zone de subduction sont-ils de même nature ? Justifie brièvement.

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a) Un point chaud fixe, alimenté par un panache de manteau profond, perce la plaque qui se déplace au-dessus de lui. Chaque volcan se forme à l'aplomb du point chaud, puis est emporté par la plaque ; un nouveau volcan apparaît ensuite. Le point chaud est fixe ; la plaque bouge.

b) B : 280 ÷ 4 = 70 km/Ma ; C : 560 ÷ 8 = 70 km/Ma ; D : 1 120 ÷ 16 = 70 km/Ma. Or 1 km/Ma = 0,1 cm/an, donc 70 km/Ma = 7 cm/an. La vitesse est constante, 7 cm/an.

c) Les volcans sont de plus en plus anciens vers le nord-ouest : la plaque se déplace vers le nord-ouest.

d) En s'éloignant du point chaud avec la plaque, ils ne sont plus alimentés en magma : ils s'éteignent, puis sont érodés.

e) Non : le point chaud donne en général un volcanisme basaltique effusif (lave fluide), issu de la fusion par décompression d'un manteau très chaud ; la subduction donne un volcanisme andésitique explosif, issu de la fusion d'un manteau hydraté.

Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.

6Je vérifie

Choisis une réponse pour chaque question : la correction s’affiche aussitôt.

1Quel mouvement produit des failles normales ?
Voir la réponse

Réponse A : la divergence. Les failles normales traduisent une extension, caractéristique des dorsales et des rifts.

2Quel exemple correspond à une chaîne de collision ?
Voir la réponse

Réponse B : l'Himalaya. L'Himalaya est né de la collision de l'Inde et de l'Asie.

3Le long d'une faille transformante, on observe :
Voir la réponse

Réponse B : des séismes superficiels sans volcanisme. Les plaques coulissent : séismes superficiels, mais aucune production de magma.

4Une île de point chaud âgée de 6 Ma est à 300 km du volcan actif. La vitesse de la plaque est :
Voir la réponse

Réponse C : 5 cm/an. 300 km ÷ 6 Ma = 50 km/Ma = 5 cm/an.

5Qu'est-ce qui reste fixe dans un alignement de point chaud ?
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Réponse B : le point chaud. Le panache de manteau est quasi fixe ; c'est la plaque qui se déplace au-dessus.

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