تفسير ازدياد سُمك الغلاف الصخري المحيطي وانخفاضه مع العمر، وتطبيق علاقة العمق–العمر؛
استنتاج سبب قابلية الغلاف الصخري المحيطي القديم للغوص، مقابل مقاومة الغلاف الصخري القاري للانغراز، انطلاقًا من هذه الخصائص؛
التعرف على مجال محيطي أو قاري من خلال مقطع للسرعات الزلزالية؛
تفادي الخلط بين الحد قارة/محيط وحد الصفيحة.
1. ما الصفيحة؟
1.1 تعريف ميكانيكي
الصفيحة الصخرية (Plaque lithosphérique) جزء من الغلاف الصخري (Lithosphère)، أي الغلاف الخارجي الصلب للكرة الأرضية، ينتقل ككتلة متماسكة فوق الأستينوسفير (Asthénosphère) الأكثر لدونة. ويضم الغلاف الصخري القشرةَ (محيطية أو قارية) والجزءَ العلوي من الرداء المسمّى الرداء الصخري (Manteau lithosphérique) (أُرسي النموذج الريولوجي غلاف صخري / أستينوسفير في الدرس 135).
والنتيجة المباشرة: يمكن لصفيحة واحدة أن تحمل في آن واحد قشرة محيطية وقشرة قارية. والحد بين هاتين القشرتين ليس بالضرورة حدًّا بين صفيحتين (انظر 3.3).
1.2 قاعدة الغلاف الصخري: حد حراري
يتكوّن كل من الرداء الصخري والأستينوسفير الذي يليه من البيريدوتيت (Péridotite). وما يميّز بينهما هو درجة الحرارة، ومن ثَمّ السلوك:
في الغلاف الصخري البارد، يكون البيريدوتيت صلبًا، وتنتقل الحرارة أساسًا بـالتوصيل (Conduction)؛
عند ≈ 1300 °م، يصبح البيريدوتيت ساخنًا بما يكفي ليسيل على سلّم الأزمنة الجيولوجية: إنه الأستينوسفير، حيث تُنقل الحرارة بـالحمل الحراري (Convection).
تطابق قاعدة الغلاف الصخري إذن تقريبًا خط تساوي الحرارة 1300 °م (Isotherme 1300 °C). وليست انقطاعًا في التركيب مثل الموهو.
1.3 نطاق السرعات الضعيفة (LVZ)
تحت الغلاف الصخري، تتباطأ الموجات الزلزالية P وS على امتداد عدة عشرات من الكيلومترات: إنه نطاق السرعات الضعيفة (Low Velocity Zone، LVZ)، الذي يُحدَّد تقليديًا بين ≈ 100 و200 كلم تحت المحيطات.
الاستدلال التفسيري:
تزداد سرعة الموجات مع صلابة الوسط (الدرس 133).
في LVZ، يقترب منحنى تغيّر الحرارة مع العمق من منحنى بداية الانصهار (Solidus) للبيريدوتيت (الدرس 135)؛ فتفقد الصخرة، الشديدة الحرارة، جزءًا من صلابتها، وقد يظهر بين الحبيبات جزء ضئيل جدًّا من السائل (من رتبة 1 %).
تنخفض الصلابة، فتنخفض السرعات — والموجات S، الحساسة للصلابة، هي الأكثر تأثرًا.
تحت LVZ، يُبعد الضغطُ المتزايد منحنى الحرارة عن منحنى بداية الانصهار: فتعود السرعات إلى الارتفاع.
2. أنواع الصفائح
2.1 حسب الحجم
ينقسم سطح الكرة الأرضية إلى:
سبع صفائح كبرى: الهادئية، والأمريكية الشمالية، والأمريكية الجنوبية، والأوراسية، والإفريقية، والقطبية الجنوبية، والهندية-الأسترالية (التي تُقسَّم غالبًا إلى صفيحتين هندية وأسترالية)؛
صفائح ثانوية: نازكا، كوكوس، الكاريبي، العربية، الفلبينية، خوان دي فوكا، سكوشيا…؛
صفائح دقيقة (Microplaques) عديدة، خاصة في مناطق التقارب المعقدة (البحر الأبيض المتوسط، جنوب شرق آسيا).
صورة 1 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
خريطة للعالم علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، إسقاط من نوع روبنسون، رسم مسطح (flat vector)، تُبيّن حدود الصفائح الصخرية بخطوط سوداء سميكة. تُسمّى الصفائح الكبرى السبع بخط عريض (الهادئية، الأمريكية الشمالية، الأمريكية الجنوبية، الأوراسية، الإفريقية، القطبية الجنوبية، الهندية-الأسترالية) والصفائح الثانوية بخط أصغر (نازكا، كوكوس، الكاريبي، العربية، الفلبينية، خوان دي فوكا، سكوشيا). تُلوَّن المساحات حسب طبيعة الغلاف الصخري: الغلاف الصخري المحيطي بالأزرق المتوسط، والغلاف الصخري القاري بالبيج، بحيث يظهر أن أغلب الصفائح تجمع اللونين، بينما تكاد الصفائح الهادئية ونازكا وكوكوس تكون زرقاء كليًا. مفتاح في الأسفل: «غلاف صخري محيطي»، «غلاف صخري قاري»، «حد صفيحة». خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح، رسم الحدود دقيق جغرافيًا
2.2 حسب الطبيعة
النوع
التعريف
أمثلة
صفيحة محيطية
تتكوّن (تقريبًا) من غلاف صخري محيطي فقط
الهادئية (في معظمها)، نازكا، كوكوس، خوان دي فوكا، الفلبينية
صفيحة مختلطة
تحمل مجالًا قاريًا ومجالًا محيطيًا مرتبطين دون حد صفيحة
الإفريقية، الأمريكية الجنوبية، الأمريكية الشمالية، الأوراسية، القطبية الجنوبية، الهندية-الأسترالية
صفيحة قارية
تتكوّن أساسًا من غلاف صخري قاري — حالة نادرة، تخص الصفائح الصغيرة أساسًا
صفيحة الأناضول (صفيحة دقيقة)
أغلب الصفائح الكبرى مختلطة. فالصفيحة الإفريقية تحمل القارة الإفريقية، والنصف الشرقي من الأطلسي (من الظهرة الأطلسية الوسطى إلى السواحل الإفريقية)، وجزءًا من المحيط الهندي: فالمغرب وقعر الأطلسي المحاذي له ينتميان إلى الصفيحة نفسها.
3. طبيعتان للغلاف الصخري
3.1 الغلاف الصخري المحيطي
البنية. من الأعلى إلى الأسفل: غطاء رسوبي (منعدم عند محور الظهرات، ويزداد سُمكه بالابتعاد عنه)، ثم القشرة المحيطية (≈ 6 إلى 7 كلم: بازلت وسائدي، مركب عرقي، غابرو)، ثم الموهو والرداء الصخري البيريدوتيتي. وقد قُدّم هذا التعاقب، الملاحَظ في الأفيوليتات، في الدرس 136؛ أما نشأته فتندرج ضمن صهارية التباعد (الدرس 168).
خصائصه الرئيسية:
قشرة رقيقة وكثيفة (≈ 2,9)؛
حديث: لا يتجاوز عمره ≈ 180–200 مليون سنة (الدرس 160)؛
يزداد سُمكه الكلي مع العمر (الفقرة 4)؛
يغطي ≈ 60 % من سطح الأرض.
3.2 الغلاف الصخري القاري
البنية.قشرة قارية سميكة (≈ 30 إلى 40 كلم في المتوسط، وحتى ≈ 70 كلم تحت السلاسل الجبلية الكبرى الناتجة عن الاصطدام)، غير متجانسة: قشرة علوية غنية بالصخور الكرانيتية والمتحولة، وقشرة سفلى أكثف؛ ثم رداء صخري بيريدوتيتي.
خصائصه الرئيسية:
قشرة سميكة وخفيفة (كتلة حجمية متوسطة ≈ 2,7–2,8)؛
قديم: يحتفظ بصخور يفوق عمرها 4 ملايير سنة؛
سُمك الغلاف الصخري ≈ 100 إلى 150 كلم عمومًا، وقد يبلغ ≈ 200–250 كلم تحت القواعد القديمة (Cratons) الأركية، التي تمتلك «جذرًا» صخريًا باردًا؛
ارتفاع مرتفع (متوسط الارتفاع موجب)، يفسّره التوازن التضاغطي (Isostasie): قشرة سميكة وخفيفة «تطفو» أعلى (الدرس 132).
3.3 جدول مقارن
المعيار
الغلاف الصخري المحيطي
الغلاف الصخري القاري
سُمك القشرة
≈ 6–7 كلم، منتظم
≈ 30–40 كلم في المتوسط، حتى ≈ 70 كلم
طبيعة القشرة
بازلت وغابرو
صخور كرانيتية ومتحولة ورسوبية
الكتلة الحجمية للقشرة
≈ 2,9
≈ 2,7–2,8
سُمك الغلاف الصخري
يزداد مع العمر، من بضعة كلم عند المحور إلى ≈ 100 كلم
≈ 100–150 كلم، حتى 250 كلم تحت القواعد القديمة
العمر الأقصى
≈ 180–200 مليون سنة
> 4 ملايير سنة
متوسط الارتفاع
≈ −2,5 كلم عند المحور، ≈ −5 إلى −6 كلم للقيعان القديمة
موجب (≈ +0,8 كلم في المتوسط)
المآل
يُعاد تدويره في الرداء بالطمر
يقاوم الطمر، ويُحفَظ
4. تطور الغلاف الصخري المحيطي مع العمر
4.1 تبرّد تدريجي
عند محور الظهرة، يصعد الرداء الساخن حتى يقارب السطح: فيكون الغلاف الصخري هناك رقيقًا جدًّا. وبالابتعاد عن المحور، يتبرّد الغلاف الصخري بالتوصيل نحو الأعلى؛ فينزل خط تساوي الحرارة 1300 °م، ويصبح الرداء الواقع فوقه صلبًا وينضاف إلى الغلاف الصخري. ومن ثم نتيجتان مترابطتان:
1. ازدياد السُّمك. يزداد سُمك الغلاف الصخري المحيطي تقريبًا مثل الجذر المربع للعمر: بضعة كيلومترات عند المحور، ≈ 50 كلم نحو 25 مليون سنة، ≈ 100 كلم نحو 80–100 مليون سنة، وهي قيمة يستقر حولها.
2. الانخفاض (الانخساف الحراري Subsidence thermique). بتبرّده، ينكمش الغلاف الصخري ويصبح أكثر كثافة؛ وفي حالة التوازن التضاغطي، ينخفض. ويتبع عمق قعر المحيط، بالنسبة لأعمار تقل عن ≈ 70–80 مليون سنة، العلاقة التجريبية:
p (m) ≈ 2500 + 350 √t (t بملايين السنين)
مثال — بالنسبة لقعر عمره 25 مليون سنة: p ≈ 2500 + 350 × 5 = 4250 م. وبالنسبة لـ64 مليون سنة: p ≈ 2500 + 350 × 8 = 5300 م.
صورة 2 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
مقطع علمي تعليمي بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، مع تضخيم رأسي طفيف. يسارًا ظهرة محيطية (محور موسوم «محور الظهرة»، عمر 0)؛ ونحو اليمين يتعمّق قعر المحيط تدريجيًا، ثم غلاف صخري قاري وراء هامش قاري خامل في أقصى اليمين. تظهر طبقات ملونة: ماء البحر بالأزرق الفاتح، رواسب بالأصفر الباهت يزداد سُمكها نحو اليمين، قشرة محيطية رمادية داكنة ثابتة السُّمك، رداء صخري بالأخضر الزيتوني تنزل قاعدته (خط أحمر متقطع موسوم «خط تساوي الحرارة ≈ 1300 °م، قاعدة الغلاف الصخري») على شكل منحنى من بضعة كيلومترات تحت المحور إلى ≈ 100 كلم تحت القعر القديم، وأستينوسفير برتقالي في الأسفل. تحت القارة، قشرة قارية وردية سميكة ورداء صخري أسمك يشكّل جذرًا. شريط رمادي مهشّر موسوم «LVZ» يتبع أسفل الغلاف الصخري. تدريجات أفقية بالعمر (0، 25، 50، 100 مليون سنة) ورأسية بالعمق (0 إلى 250 كلم). خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح، أبعاد متناسقة
4.2 النتيجة: عدم استقرار الغلاف الصخري المحيطي القديم
بتقدّم التبرّد، يصبح الرداء الصخري أكثف من الأستينوسفير الساخن الذي يرتكز عليه. وبعد بضع عشرات من ملايين السنين، يصبح الغلاف الصخري المحيطي في مجمله أكثف من الأستينوسفير: فيكون غير مستقر ثقاليًا، وقد يغوص في الرداء إذا سمحت بذلك منطقة ضعف.
أما الغلاف الصخري القاري، فيبقى على العكس طافيًا بفضل قشرته السميكة والخفيفة: قد يُجرّ إلى العمق لفترة، لكنه لا يُعاد تدويره بشكل دائم.
5. قراءة مقطع للسرعات الزلزالية: محيط أم قارة؟
تسمح مقاطع سرعة الموجات P وS بدلالة العمق بالتعرف على طبيعة الغلاف الصخري.
صورة 3 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
مبيانان علميان متجاوران، بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، معنونان «A» و«B». في كل منهما، يمثل المحور الأفقي (في الأعلى) سرعة الموجات الزلزالية من 0 إلى 10 كلم/ث، والمحور الرأسي، الموجَّه نحو الأسفل، العمق من 0 إلى 300 كلم. منحنيان: الموجة P بالأزرق (نحو 8 كلم/ث في الرداء) والموجة S بالأحمر (نحو 4,5 كلم/ث في الرداء). في المبيان A، يوجد الموهو (خط أفقي أسود موسوم «موهو») على عمق ≈ 7 كلم، تحت السطح مباشرة، ويمتد شريط رمادي موسوم «LVZ» من نحو 80 إلى 200 كلم، حيث يرسم المنحنيان انخفاضًا واضحًا. في المبيان B، يوجد الموهو على عمق ≈ 35 كلم، والسرعات أضعف في القشرة السميكة (P ≈ 6 إلى 6,5 كلم/ث)، وتبدأ LVZ، الأقل وضوحًا، على عمق أكبر نحو 120–150 كلم. مفتاح المنحنيين تحت المبيانين. خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح، قيم واقعية
شبكة القراءة:
المؤشر
مجال محيطي
مجال قاري
عمق الموهو (قفزة مفاجئة في السرعات نحو ≈ 8 كلم/ث بالنسبة لـP)
ضعيف جدًّا (≈ 7 كلم تحت قاع البحر)
≈ 30–40 كلم أو أكثر
السرعات في القشرة
قشرة رقيقة جدًّا
قشرة سميكة بسرعات أضعف (P ≈ 6 كلم/ث)
LVZ
واضحة، قليلة العمق نسبيًا
أقل وضوحًا، أعمق، بل قليلة الظهور تحت القواعد القديمة
6. الخصائص الميكانيكية للصفائح
6.1 الصلابة ونتائجها
نقل الإجهادات: قوة مطبّقة على حافة تُنقل على مسافات كبيرة؛ وهذا ما يجعل انتقال الصفيحة ككل ممكنًا.
الانثناء (Flexion): تحت حمولة (بركان، سلسلة جبلية) أو عند الغوص في الطمر، ينحني الغلاف الصخري كصفيحة مرنة، بدل أن ينغرز محليًا.
تركّز التشوه عند الحدود: داخل الصفائح ضعيف النشاط الزلزالي؛ والزلازل والبركانية والتضاريس الحديثة تُبرز حدودها.
6.2 حدود مفهوم الصفيحة الصلبة
الصلابة تقريب، صالح أساسًا بالنسبة للغلاف الصخري المحيطي. فالقارات تتشوه على مناطق واسعة تمتد من مئات إلى آلاف الكيلومترات (هضبة التبت، البحر الأبيض المتوسط)، حيث يكون التشوه منتشرًا. ويُتحدَّث فيها عن مناطق تشوه منتشر أو تُقسَّم إلى صفائح دقيقة.
7. أخطاء شائعة وفخاخ الامتحان
الخطأ
التصويب
«الصفيحة إما قارية أو محيطية»
أغلب الصفائح الكبرى مختلطة
«الانتقال قارة/محيط حد صفيحة»
إنه هامش قاري خامل داخل الصفيحة نفسها؛ وحد الصفيحة يُعرَّف بحركة نسبية
«قاعدة الغلاف الصخري تطابق الموهو»
الموهو يفصل القشرة عن الرداء؛ وقاعدة الغلاف الصخري أعمق، داخل الرداء، نحو خط تساوي الحرارة 1300 °م
«الأستينوسفير طبقة منصهرة»
صلب بنسبة تفوق 99 %؛ يسيل ببطء
«LVZ نطاق لا تعبره الموجات S»
تعبره الموجات S لكنها تتباطأ
«للغلاف الصخري المحيطي السُّمك نفسه في كل مكان»
يزداد سُمكه مع العمر (≈ الجذر المربع للعمر)
«الظهرات مرتفعة لأنها مكوّنة من مادة أخف بطبيعتها»
مرتفعة لأن الغلاف الصخري فيها ساخن ومتمدد
«في مقطع زلزالي، وجود LVZ يدل على محيط»
المعيار الحاسم هو عمق الموهو
8. خلاصة
الصفيحة جزء من غلاف صخري صلب (قشرة + رداء صخري) ينتقل فوق الأستينوسفير اللدن؛ وتعريفها ميكانيكي.
قاعدة الغلاف الصخري حد حراري (≈ خط تساوي الحرارة 1300 °م) يقع داخل الرداء؛ وتحته تعكس LVZ الاقتراب من منحنى بداية الانصهار (تباطؤ الموجات، انصهار جزئي ضئيل جدًّا).
الغلاف الصخري المحيطي: قشرة بازلتية رقيقة (≈ 7 كلم)، كثيفة، حديثة (< 200 مليون سنة)، يزداد سُمكها (حتى ≈ 100 كلم) وتنخفض مع العمر (p ≈ 2500 + 350 √t).
الغلاف الصخري القاري: قشرة سميكة (30–70 كلم)، خفيفة، قديمة (> 4 ملايير سنة)، وغلاف صخري من 100 إلى 250 كلم.
بتقادمه، يصبح الغلاف الصخري المحيطي أكثف من الأستينوسفير وقد يغوص؛ ويبقى الغلاف الصخري القاري طافيًا.
الانتقال قارة/محيط في الهامش القاري الخامل ليس حدًّا بين صفيحتين.
في مقطع زلزالي، عمق الموهو هو ما يميّز المحيط عن القارة.
الدرس الموالي
حدود الصفائح وحركاتها — بعد تمييز الصفائح نفسها، يدرس الدرس الموالي حدودها (التباعدية، التقاربية، التحويلية)، ووصف حركاتها، والقوى التي تحرّكها.
Les plaques lithosphériques : types, natures et propriétés
Objectifs de la leçon
À la fin de cette leçon, vous devez être capable de :
définir une plaque lithosphérique par un critère mécanique (rigidité) et non par un critère de composition ;
expliquer pourquoi la base de la lithosphère est une limite thermique et relier la zone à faible vitesse (LVZ) à la proximité du solidus ;
distinguer plaques océaniques, continentales et mixtes, et citer les grandes plaques et quelques plaques secondaires ;
comparer la lithosphère océanique et la lithosphère continentale (structure, épaisseur, densité, âge, flottabilité) ;
expliquer l'épaississement et l'enfoncement de la lithosphère océanique avec l'âge, et appliquer la relation profondeur–âge ;
déduire de ces propriétés pourquoi la lithosphère océanique âgée peut plonger alors que la lithosphère continentale résiste à l'enfoncement ;
identifier sur un profil de vitesses sismiques un domaine océanique ou continental ;
éviter la confusion entre limite continent/océan et limite de plaque.
1. Qu'est-ce qu'une plaque ?
1.1 Une définition mécanique
Une plaque lithosphérique est un fragment de lithosphère, l'enveloppe externe rigide du globe, qui se déplace comme un ensemble cohérent sur l'asthénosphère, plus ductile. La lithosphère comprend la croûte (océanique ou continentale) et la partie supérieure du manteau, appelée manteau lithosphérique (le modèle rhéologique lithosphère / asthénosphère a été établi dans la leçon 135).
Conséquence directe : une même plaque peut porter à la fois de la croûte océanique et de la croûte continentale. La limite entre ces deux croûtes n'est pas nécessairement une limite de plaque (voir § 3.3).
1.2 La base de la lithosphère : une limite thermique
Le manteau lithosphérique et l'asthénosphère sous-jacente sont tous deux formés de péridotite. Ce qui les distingue est la température, donc le comportement :
dans la lithosphère, froide, la péridotite est rigide et la chaleur se transmet surtout par conduction ;
vers ≈ 1300 °C, la péridotite devient assez chaude pour fluer à l'échelle des temps géologiques : c'est l'asthénosphère, où la chaleur est transportée par convection.
La base de la lithosphère correspond donc approximativement à l'isotherme 1300 °C. Il ne s'agit pas d'une discontinuité de composition comme le Moho.
1.3 La zone à faible vitesse (LVZ)
Sous la lithosphère, les ondes sismiques P et S ralentissent sur plusieurs dizaines de kilomètres : c'est la zone à faible vitesse (Low Velocity Zone, LVZ), classiquement placée entre ≈ 100 et 200 km sous les océans.
Le raisonnement explicatif :
La vitesse des ondes augmente avec la rigidité du milieu (leçon 133).
Dans la LVZ, le géotherme s'approche du solidus de la péridotite (leçon 135) ; la roche, très chaude, perd de sa rigidité, et une très faible fraction de liquide (de l'ordre de 1 %) peut apparaître entre les grains.
La rigidité diminue, donc les vitesses diminuent — les ondes S, sensibles à la rigidité, sont les plus affectées.
Sous la LVZ, la pression croissante éloigne le géotherme du solidus : les vitesses augmentent de nouveau.
2. Les types de plaques
2.1 Selon leur taille
La surface du globe est découpée en :
sept grandes plaques : Pacifique, Nord-américaine, Sud-américaine, Eurasiatique, Africaine, Antarctique et Indo-australienne (souvent subdivisée en plaques indienne et australienne) ;
des plaques secondaires : Nazca, Cocos, Caraïbe, Arabique, Philippine, Juan de Fuca, Scotia… ;
de nombreuses microplaques, surtout dans les zones de convergence complexes (Méditerranée, Asie du Sud-Est).
Image 1 — en préparationDescription
Carte du monde scientifique pédagogique de style manuel scolaire, projection de type Robinson, illustration vectorielle plate, montrant les limites des plaques lithosphériques en traits noirs épais. Les sept grandes plaques sont nommées en capitales (PACIFIQUE, NORD-AMÉRICAINE, SUD-AMÉRICAINE, EURASIATIQUE, AFRICAINE, ANTARCTIQUE, INDO-AUSTRALIENNE) et les plaques secondaires en plus petits caractères (Nazca, Cocos, Caraïbe, Arabique, Philippine, Juan de Fuca, Scotia). Les surfaces sont colorées selon la nature de la lithosphère : lithosphère océanique en bleu moyen, lithosphère continentale en beige, afin que l'on voie que la plupart des plaques combinent les deux couleurs, tandis que les plaques Pacifique, Nazca et Cocos sont presque entièrement bleues. Légende en bas : « lithosphère océanique », « lithosphère continentale », « limite de plaque ». Fond blanc, annotations en français, tracé des limites géographiquement exact
2.2 Selon leur nature
Type
Définition
Exemples
Plaque océanique
Formée (presque) uniquement de lithosphère océanique
Pacifique (très majoritairement), Nazca, Cocos, Juan de Fuca, Philippine
Plaque mixte
Porte à la fois un domaine continental et un domaine océanique, reliés sans limite de plaque
Formée essentiellement de lithosphère continentale — cas rare, surtout pour de petites plaques
Plaque anatolienne (microplaque)
La majorité des grandes plaques sont mixtes. Ainsi, la plaque africaine porte le continent africain, la moitié orientale de l'Atlantique (de la dorsale médio-atlantique aux côtes africaines) et une partie de l'océan Indien : le Maroc et le plancher atlantique qui le borde appartiennent à la même plaque.
3. Deux natures de lithosphère
3.1 La lithosphère océanique
Structure. De haut en bas : une couverture sédimentaire (absente à l'axe des dorsales, de plus en plus épaisse en s'en éloignant), la croûte océanique (≈ 6 à 7 km : basaltes en coussins, complexe filonien, gabbros), puis le Moho et le manteau lithosphérique péridotitique. Cette succession, observée dans les ophiolites, a été présentée dans la leçon 136 ; sa genèse relève du magmatisme de divergence (leçon 168).
Propriétés principales :
croûte mince et dense (≈ 2,9) ;
jeune : elle ne dépasse pas ≈ 180–200 Ma (leçon 160) ;
son épaisseur totale augmente avec l'âge (§ 4) ;
elle occupe ≈ 60 % de la surface terrestre.
3.2 La lithosphère continentale
Structure. Une croûte continentale épaisse (≈ 30 à 40 km en moyenne, jusqu'à ≈ 70 km sous les grandes chaînes de collision), hétérogène : une croûte supérieure riche en roches granitiques et métamorphiques, une croûte inférieure plus dense ; puis un manteau lithosphérique péridotitique.
Propriétés principales :
croûte épaisse et légère (masse volumique moyenne ≈ 2,7–2,8) ;
ancienne : elle conserve des roches de plus de 4 Ga ;
épaisseur lithosphérique ≈ 100 à 150 km en général, pouvant atteindre ≈ 200–250 km sous les cratons archéens, qui possèdent une « racine » lithosphérique froide ;
relief élevé (altitude moyenne positive), expliqué par l'isostasie : une croûte épaisse et légère « flotte » plus haut (leçon 132).
3.3 Tableau comparatif
Critère
Lithosphère océanique
Lithosphère continentale
Épaisseur de la croûte
≈ 6–7 km, régulière
≈ 30–40 km en moyenne, jusqu'à ≈ 70 km
Nature de la croûte
Basaltes et gabbros
Roches granitiques, métamorphiques et sédimentaires
Masse volumique de la croûte
≈ 2,9
≈ 2,7–2,8
Épaisseur de la lithosphère
Croît avec l'âge, de quelques km à l'axe à ≈ 100 km
≈ 100–150 km, jusqu'à 250 km sous les cratons
Âge maximal
≈ 180–200 Ma
> 4 Ga
Altitude moyenne
≈ −2,5 km à l'axe, ≈ −5 à −6 km pour les planchers anciens
Positive (≈ +0,8 km en moyenne)
Devenir
Recyclée dans le manteau par subduction
Résiste à la subduction, se conserve
4. Évolution de la lithosphère océanique avec l'âge
4.1 Un refroidissement progressif
À l'axe de la dorsale, le manteau chaud remonte presque jusqu'à la surface : la lithosphère y est très mince. En s'éloignant de l'axe, la lithosphère se refroidit par conduction vers le haut ; l'isotherme 1300 °C s'enfonce, et le manteau situé au-dessus devient rigide et s'ajoute à la lithosphère. D'où deux conséquences liées :
1. L'épaississement. L'épaisseur de la lithosphère océanique augmente approximativement comme la racine carrée de l'âge : quelques kilomètres à l'axe, ≈ 50 km vers 25 Ma, ≈ 100 km vers 80–100 Ma, valeur autour de laquelle elle se stabilise.
2. L'enfoncement (subsidence thermique). En se refroidissant, la lithosphère se contracte et devient plus dense ; en équilibre isostatique, elle s'enfonce. La profondeur du plancher océanique suit, pour des âges inférieurs à ≈ 70–80 Ma, la relation empirique :
p (m) ≈ 2500 + 350 √t (t en Ma)
Exemple — Pour un plancher âgé de 25 Ma : p ≈ 2500 + 350 × 5 = 4250 m. Pour 64 Ma : p ≈ 2500 + 350 × 8 = 5300 m.
Image 2 — en préparationDescription
Coupe scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, légèrement exagérée verticalement. À gauche, une dorsale océanique (axe marqué « axe de la dorsale », âge 0) ; vers la droite, le plancher océanique s'approfondit progressivement, puis une lithosphère continentale au-delà d'une marge passive à l'extrême droite. On distingue en couches colorées : eau de mer bleu clair, sédiments jaune pâle s'épaississant vers la droite, croûte océanique gris foncé d'épaisseur constante, manteau lithosphérique vert olive dont la base (trait rouge pointillé légendé « isotherme ≈ 1300 °C, base de la lithosphère ») descend en courbe de quelques km sous l'axe à ≈ 100 km sous le plancher ancien, asthénosphère orange en dessous. Sous le continent, croûte continentale rose épaisse et manteau lithosphérique plus épais formant une racine. Une bande grisée hachurée « LVZ » suit le dessous de la lithosphère. Graduations horizontales en âge (0, 25, 50, 100 Ma) et verticales en profondeur (0 à 250 km). Fond blanc, annotations en français, proportions cohérentes
4.2 Conséquence : l'instabilité de la lithosphère océanique âgée
Au fil du refroidissement, le manteau lithosphérique devient plus dense que l'asthénosphère chaude sur laquelle il repose. Au-delà de quelques dizaines de millions d'années, la lithosphère océanique dans son ensemble devient plus dense que l'asthénosphère : elle est gravitairement instable et peut plonger dans le manteau si une zone de faiblesse le permet.
La lithosphère continentale, au contraire, reste flottante grâce à sa croûte épaisse et légère : elle peut être entraînée en profondeur un temps, mais elle n'est pas durablement recyclée.
5. Lire un profil de vitesses sismiques : océan ou continent ?
Les profils de vitesse des ondes P et S en fonction de la profondeur permettent de reconnaître la nature de la lithosphère.
Image 3 — en préparationDescription
Deux graphiques scientifiques côte à côte, style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, intitulés « A » et « B ». Dans chacun, l'axe horizontal (en haut) représente la vitesse des ondes sismiques de 0 à 10 km/s et l'axe vertical, orienté vers le bas, la profondeur de 0 à 300 km. Deux courbes : onde P en bleu (vers 8 km/s dans le manteau) et onde S en rouge (vers 4,5 km/s dans le manteau). Dans le graphique A, le Moho (trait horizontal noir légendé « Moho ») est à ≈ 7 km, juste sous la surface, et une bande grisée légendée « LVZ » s'étend d'environ 80 à 200 km, où les deux courbes dessinent un creux marqué. Dans le graphique B, le Moho est à ≈ 35 km, les vitesses sont plus faibles dans la croûte épaisse (P ≈ 6 à 6,5 km/s), et la LVZ, moins marquée, commence plus profondément, vers 120–150 km. Légende des courbes sous les graphiques. Fond blanc, annotations en français, valeurs réalistes
Grille de lecture :
Indice
Domaine océanique
Domaine continental
Profondeur du Moho (saut brutal des vitesses vers ≈ 8 km/s pour P)
Très faible (≈ 7 km sous le fond marin)
≈ 30–40 km ou plus
Vitesses dans la croûte
Croûte très mince
Croûte épaisse aux vitesses plus faibles (P ≈ 6 km/s)
LVZ
Nette, relativement peu profonde
Moins marquée, plus profonde, voire peu visible sous les cratons
6. Les propriétés mécaniques des plaques
6.1 La rigidité et ses conséquences
Transmission des contraintes : une force appliquée à une bordure est transmise sur de grandes distances ; c'est ce qui rend possible le déplacement de la plaque comme un tout.
Flexion : sous une charge (volcan, chaîne de montagnes) ou au moment de plonger en subduction, la lithosphère se courbe comme une plaque élastique, au lieu de s'enfoncer localement.
Déformation concentrée aux frontières : l'intérieur des plaques est peu sismique ; séismes, volcanisme et reliefs jeunes soulignent leurs limites.
6.2 Limites de la notion de plaque rigide
La rigidité est une approximation, valable surtout pour la lithosphère océanique. Les continents se déforment sur de larges zones de plusieurs centaines à milliers de kilomètres (plateau du Tibet, Méditerranée), où la déformation est diffuse. On y parle de zones de déformation diffuse ou on les découpe en microplaques.
7. Erreurs fréquentes et pièges d'examen
Erreur
Correction
« Une plaque est soit continentale, soit océanique »
La plupart des grandes plaques sont mixtes
« Le passage continent/océan est une limite de plaque »
C'est une marge passive à l'intérieur d'une même plaque ; une limite de plaque se définit par un mouvement relatif
« La base de la lithosphère correspond au Moho »
Le Moho sépare croûte et manteau ; la base de la lithosphère est plus profonde, dans le manteau, vers l'isotherme 1300 °C
« L'asthénosphère est une couche fondue »
Elle est solide à plus de 99 % ; elle flue lentement
« La LVZ est une zone où les ondes S ne passent pas »
Les ondes S y passent mais ralentissent
« La lithosphère océanique a la même épaisseur partout »
Son épaisseur augmente avec l'âge (≈ racine carrée de l'âge)
« Les dorsales sont élevées parce qu'elles sont faites d'un matériau plus léger par nature »
Elles sont élevées parce que la lithosphère y est chaude et dilatée
« Sur un profil sismique, la présence d'une LVZ indique un océan »
Le critère décisif est la profondeur du Moho
8. Bilan
Une plaque est un fragment de lithosphère rigide (croûte + manteau lithosphérique) qui se déplace sur l'asthénosphère ductile ; sa définition est mécanique.
La base de la lithosphère est une limite thermique (≈ isotherme 1300 °C) située dans le manteau ; en dessous, la LVZ traduit la proximité du solidus (ralentissement des ondes, très faible fusion partielle).
On compte sept grandes plaques, des plaques secondaires et des microplaques ; la plupart sont mixtes, quelques-unes océaniques, rarement continentales.
Lithosphère océanique : croûte basaltique mince (≈ 7 km), dense, jeune (< 200 Ma), qui s'épaissit (jusqu'à ≈ 100 km) et s'enfonce avec l'âge (p ≈ 2500 + 350 √t).
Lithosphère continentale : croûte épaisse (30–70 km), légère, ancienne (> 4 Ga), lithosphère de 100 à 250 km.
En vieillissant, la lithosphère océanique devient plus dense que l'asthénosphère et peut plonger ; la lithosphère continentale reste flottante.
La transition continent/océan d'une marge passive n'est pas une limite de plaque.
Sur un profil sismique, la profondeur du Moho distingue océan et continent.
Leçon suivante
Les limites des plaques et leurs mouvements — Après avoir caractérisé les plaques elles-mêmes, la leçon suivante étudie leurs frontières (divergentes, convergentes, transformantes), la description de leurs mouvements et les forces qui les animent.