تعريف حد الصفيحة بـالحركة النسبية واستنتاج الأنواع الثلاثة للحدود؛
وصف الحدود التباعدية والتقاربية والتحويلية وأنواعها الفرعية بمعايير قابلة للملاحظة؛
التمييز بين فالق تحويلي نشيط ونطاق كسر غير نشيط، وتحديد اتجاه الانزلاق؛
التعرف على الحدود في مقطع وعدّ الصفائح الممثَّلة فيه؛
وصف حركة صفيحة على كرة بواسطة قطب أولري، وحساب سرعة خطية انطلاقًا من سرعة زاوية؛
التمييز بين الحركة النسبية والحركة المطلقة، وبين السرعات الجيولوجية والجيوديزية؛
تفسير القوى المحرّكة للصفائح وتعليل الدور الغالب لجرّ اللوح الغائص.
1. تعريف الحد بالحركة النسبية
بما أن الصفائح صلبة (الدرس 161)، فإن حركة صفيحتين متجاورتين لا يمكن أن تتجلّى إلا عند حدّهما المشترك. وحسب اتجاه الحركة النسبية بالنسبة لهذا الحد، ثمة ثلاث حالات ممكنة:
الحركة النسبية
نوع الحد
حصيلة الغلاف الصخري
الوصف
الصفيحتان تتباعدان
تباعدي (Divergente)
إنشاء غلاف صخري
بنّاء
الصفيحتان تتقاربان
تقاربي (Convergente)
اختفاء غلاف صخري (أو ازدياد سُمكه)
هدّام
الصفيحتان تنزلقان إحداهما بمحاذاة الأخرى
تحويلي (Transformante) (انزلاق أفقي)
لا إنشاء ولا هدم
محافِظ
صورة 1 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
مجسّم كتلي علمي تعليمي بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector) بمنظور ثلاثي الأبعاد، يمثل جنبًا إلى جنب ثلاثة أجزاء من الغلاف الصخري فوق أستينوسفير برتقالي. يسارًا حد تباعدي: ظهرة محيطية مع صعود صهارة حمراء وسهمان متعاكسان يتباعدان، مع تسمية «حد تباعدي». في الوسط حد تحويلي بمنظور ثلاثي الأبعاد: كتلتان تنزلقان على طول فالق عمودي، مع سهمين أفقيين متوازيين متعاكسين، وتسمية «حد تحويلي». يمينًا حد تقاربي: غلاف صخري محيطي أزرق رمادي يغوص تحت غلاف صخري قاري بيج، خندق في السطح، براكين على الصفيحة الراكبة، أسهم متقاربة، وتسمية «حد تقاربي (طمر)». الألوان: الغلاف الصخري المحيطي رمادي مزرق، القاري بيج، الأستينوسفير برتقالي فاتح. خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح، أبعاد تخطيطية لكنها متناسقة
2. الحدود التباعدية
تتباعد صفيحتان؛ ويملأ الفراغَ الناتج رداءٌ صاعد، ينصهر جزئيًا بانخفاض الضغط ويُنتج غلافًا صخريًا جديدًا (تُدرس الآليات الصهارية في الدرس 168).
حالتان:
الظهرة المحيطية: الحالة العامة. تضاريس تحت بحرية مستطيلة، وتدفق حراري مرتفع (الدرس 165)، وزلازل سطحية، وبركانية بازلتية. وحسب سرعة التوسع، نميّز الظهرات البطيئة (بضعة سم/سنة أو أقل، مثل الظهرة الأطلسية الوسطى، ذات حفرة انهدامية محورية واضحة) والسريعة (أكثر من ≈ 10 سم/سنة، مثل ظهرة شرق الهادي، ذات تضاريس محورية أكثر ليونة).
الحفرة الانهدامية القارية (Rift continental): المرحلة الأولى من التباعد داخل قارة (مثل الحفرة الانهدامية لشرق إفريقيا). يرقّ الغلاف الصخري القاري ويتكسّر إلى أحواض انهدامية؛ وإذا استمرت العملية، ينفتح محيط (مثل البحر الأحمر، مرحلة محيط ناشئ).
وتُعالَج بنية الحفر الانهدامية والهوامش القارية الخاملة وتطوّرها في الدرس المخصص للتكتونية الشاملة.
3. الحدود التقاربية
تتقارب صفيحتان. ويتوقف المآل على طبيعة الغلافين الصخريين المتقابلين، وهذا ينتج مباشرة عن طفويتهما (الدرس 161):
الحالة
ما يحدث
مثال
محيط – محيط
يغوص الغلاف الصخري المحيطي الأقدم، أي الأكثف: طمر (Subduction)؛ قوس بركاني جزري على الصفيحة الراكبة
جزر ماريانا، جزر الأنتيل
محيط – قارة
يغوص الغلاف الصخري المحيطي تحت القارة: طمر؛ سلسلة بركانية على الحافة القارية
الأنديز
قارة – قارة
لا يستطيع أيّ منهما الغوص بشكل دائم: اصطدام (Collision)، ازدياد سُمك القشرة وسلسلة جبلية
الهيمالايا
المعايير الملاحَظة للطمر: خندق محيطي، وزلازل تصطف بؤرها على مستوى مائل يغوص تحت الصفيحة الراكبة (مستوى فاداتي-بينيوف، الدرس 164)، وبركانية أنديزيتية على شكل قوس موازٍ للخندق (الدرس 169)، وتدفق حراري ضعيف عند الخندق ومرتفع تحت القوس (الدرس 165).
حالة خاصة: الطفو (Obduction). يُزاح جزء من الغلاف الصخري المحيطي فوق قارة بدل أن يغوص تحتها (مثل أفيوليت عُمان). إنها ظاهرة تقارب استثنائية، تُعالَج مع التكتونية الشاملة.
4. الحدود التحويلية
تنزلق صفيحتان أفقيًا إحداهما بمحاذاة الأخرى على طول فالق تحويلي (Faille transformante). وأغلب هذه الفوالق تُزيح أجزاء الظهرات؛ وبعضها يخترق القارات (فالق سان أندرياس في كاليفورنيا، فالق المشرق – البحر الميت).
4.1 الفالق التحويلي ونطاق الكسر
صورة 2 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
خطاطة علمية تعليمية في منظر علوي (خريطة)، بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector). جزءان من ظهرة محيطية (خطان أحمران مزدوجان عموديان) مُزاحان جانبيًا: الجزء العلوي يسارًا والجزء السفلي يمينًا. يربط بينهما خط أفقي أسود سميك بين الجزأين، موسوم «فالق تحويلي (نشيط)»، ويمتد هذا الخط على الجانبين، خلف الجزأين، بخطوط متقطعة رمادية موسومة «نطاق كسر (غير نشيط)». أسهم سوداء تبيّن التوسع: من كل جزء، أسهم نحو اليسار ونحو اليمين. وعلى جانبي الفالق التحويلي، نصفا سهمين متوازيين متعاكسين يبيّنان اتجاه الانزلاق. أشرطة ملونة على جانبي الظهرات تبيّن تزايد عمر القعر (أصفر حديث قرب المحاور، أزرق أقدم بعيدًا عنها)، بما يبيّن أن جانبي نطاق الكسر ذوا عمرين مختلفين. نجوم حمراء صغيرة (زلازل) فقط على طول الفالق التحويلي ومحاور الظهرة، ولا شيء منها على نطاقات الكسر. خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح
ينبغي التمييز بين:
الفالق التحويلي بمعناه الدقيق، الواقع بين جزأي الظهرة: ينتقل الجانبان فيه في اتجاهين متعاكسين؛ وهو الجزء الوحيد النشيط والزلزالي؛
نطاق الكسر (Zone de fracture)، امتداد الفالق خلف الجزأين: ينتقل الجانبان فيه في الاتجاه نفسه وبالسرعة نفسها؛ إنه ندبة غير نشيطة، لا تفصل إلا بين قيعان مختلفة العمر.
4.2 قيد هندسي
على حد تحويلي، تكون الحركة النسبية موازية للفالق. فالفوالق التحويلية تدل إذن على اتجاه الحركة النسبية بين صفيحتين — وهي خاصية تُستعمل لإعادة بناء هذه الحركة (الفقرة 6).
5. قراءة مقطع: التعرف على الحدود وعدّ الصفائح
5.1 التعرف على كل حد
المؤشر في المقطع
الحد
صعود رداء أو صهارة بين صفيحتين متباعدتين، تضاريس ظهرة أو حفرة
تباعدي
صفيحة تغوص تحت أخرى، خندق، بركانية على الصفيحة الراكبة
في مقطع مفتوح (لا يدور حول الكرة الأرضية كلها)، يفصل كل حد نشيط بين صفيحتين. ومنه القاعدة:
عدد الصفائح = عدد الحدود النشيطة + 1
مع احتياطين:
تغيّر طبيعة القشرة (هامش قاري خامل) ليس حدًّا (الدرس 161)؛
نطاق اصطدام قديم التحمت قارتاه لم يعد يُحسب حدًّا نشيطًا؛ لكن قبل الاصطدام، كانت الكتلتان تنتميان إلى صفيحتين متمايزتين يفصل بينهما حد تقاربي. لذلك ينبغي دائمًا تحديد اللحظة التي تُعَدّ فيها الصفائح.
5.3 الملتقيات الثلاثية
حيث تلتقي ثلاث صفائح، يُتحدَّث عن ملتقى ثلاثي (Point triple). مثال ذلك منطقة عفار، حيث يلتقي البحر الأحمر وخليج عدن والحفرة الانهدامية لشرق إفريقيا. ويجب أن تكون الحدود الثلاثة متوافقة حركيًا، وهذا ما يفسّر كون بعض الملتقيات الثلاثية مستقرة وبعضها يرتحل.
6. وصف حركة الصفائح
6.1 القطب الأولري
على كرة، كل انتقال لصفيحة صلبة بالنسبة لأخرى هو دوران حول محور يمر بمركز الأرض (مبرهنة أولر Euler). ويخترق هذا المحور السطح في نقطة: هي القطب الأولري (Pôle eulérien) (أو قطب الدوران) للحركة النسبية.
صورة 3 — قيد الإعدادوصف الوثيقة
خطاطة علمية تعليمية بأسلوب كتاب مدرسي، رسم مسطح (flat vector)، تُبيّن كرة أرضية بمنظور ثلاثي الأبعاد مع محور دورانها الجغرافي بالرمادي، وبشكل منفصل نقطة حمراء موسومة «القطب الأولري» ينطلق منها محور أحمر يمر بمركز الكرة. حول هذا القطب تُرسم عدة دوائر صغرى متحدة المركز (خطوط حمراء رفيعة) موسومة «دوائر صغرى: اتجاه الفوالق التحويلية». دائرة كبرى زرقاء تمر بالقطب الأولري موسومة «تصطف الظهرة تقريبًا على دائرة كبرى تمر بالقطب». أسهم سوداء مماسّة للدوائر الصغرى يتزايد طولها كلما ابتعدنا عن القطب، مع التعليق «سرعة قصوى على بعد 90° من القطب، منعدمة عند القطب». خلفية بيضاء، تسميات بخط عربي واضح
النتائج:
الفوالق التحويلية أقواس من دوائر صغرى (Petits cercles) مركزها القطب الأولري (لأن الحركة موازية لها)؛ وتسمح هندستها بتحديد موقع القطب؛
السرعة الخطية ليست هي نفسها في كل مكان على طول الحد: منعدمة عند القطب وقصوى على بعد 90° منه.
v = ω × R × sin θ
حيث ω السرعة الزاوية (بالراديان لكل وحدة زمن)، وR شعاع الأرض (≈ 6371 كلم)، وθ البعد الزاوي بين النقطة المعتبرة والقطب الأولري.
مثال — ω = 1° لكل مليون سنة، أي ≈ 0,01745 راديان/مليون سنة.
على بعد 90° من القطب: v ≈ 0,01745 × 6371 ≈ 111 كلم/مليون سنة ≈ 11 سم/سنة.
على بعد 30° من القطب: v ≈ 111 × sin 30° ≈ 56 كلم/مليون سنة ≈ 5,6 سم/سنة.
6.2 الحركة النسبية والحركة المطلقة
الحركة النسبية تصف انتقال صفيحة بالنسبة لأخرى؛ وتُستنتج من الشذوذات المغناطيسية والفوالق التحويلية وآليات البؤرة.
الحركة المطلقة تصف انتقال صفيحة بالنسبة لمرجع خارج الصفائح، كالرداء العميق مثلًا. وتُستعمل النقط الساخنة (Points chauds)، المفترض أنها شبه ثابتة في الرداء: فاصطفاف البراكين المتزايدة العمر التي تتركها على صفيحة متحركة (سلسلة هاواي–إمبرور) يسجّل اتجاه الصفيحة وسرعتها. وتُدرس النقط الساخنة مع الصهارية داخل الصفيحة (الدرس 170).
تعطي الطريقتان نتائج متقاربة جدًّا: فالصفائح تنتقل بشكل منتظم منذ عدة ملايين من السنين. وتتراوح السرعات بين بضعة مم/سنة وأكثر من 10 سم/سنة: يتجاوز تباعد الهادئية–نازكا 10 سم/سنة، وانفتاح الأطلسي بضعة سم/سنة، في حين لا يتجاوز التقارب إفريقيا–أوراسيا عند المغرب بضعة مم/سنة (إطار يُدرس في محور جيولوجيا المغرب).
الخلاصة: جرّ اللوح الغائص هو القوة المحرّكة الرئيسية؛ والدفع عند الظهرة أضعف.
7.3 الصفائح والحمل الحراري في الرداء
ليست الصفائح أطوافًا سلبية موضوعة على تيارات حمل حراري. فالغلاف الصخري المحيطي جزء من الحمل الحراري للرداء: إنه طبقته الحدّية العليا الباردة، التي تتكوّن عند الظهرات، وتتبرّد بالابتعاد عنها، ثم تغوص مجددًا في الرداء عند الطمر. وتطابق الظهرةُ صعودًا سلبيًا للرداء ناتجًا عن تباعد الصفيحتين، أكثر مما تطابق الفرعَ الصاعد لخلية تدفع الصفائح. وتشكّل الأعمدة العميقة، التي تغذّي النقط الساخنة، شكلًا آخر من الصعود (الدرس 170).
8. أخطاء شائعة وفخاخ الامتحان
الخطأ
التصويب
«يُتعرَّف على حد الصفيحة بالانتقال من قشرة إلى أخرى»
يُتعرَّف عليه بـالحركة النسبية بين صفيحتين
«كل تقارب يُنتج طمرًا»
قارة مقابل قارة يعطي اصطدامًا؛ والطفو حالة خاصة
«في الطمر محيط–محيط، يغوص أحدهما عشوائيًا»
يغوص الغلاف الصخري الأقدم، أي الأكثف
«أثر الفالق التحويلي كله نشيط»
الجزء الواقع بين أجزاء الظهرة وحده نشيط؛ وخلفها نطاق كسر غير نشيط
«الانزلاق يتبع اتجاه الإزاحة الظاهرة للظهرات»
إنه معاكس للإزاحة الظاهرة
«للظهرة سرعة توسع واحدة»
تتغيّر السرعة مع البعد عن القطب الأولري (v = ωR sin θ)
«الظهرات ثابتة»
تنتقل؛ والنقط الساخنة وحدها تُستعمل كمرجع شبه ثابت
التباعد: ظهرة محيطية (بطيئة أو سريعة) أو حفرة انهدامية قارية، المرحلة الأولى لمحيط مقبل.
التقارب: طمر (محيط–محيط: قوس جزري؛ محيط–قارة: سلسلة حافّية) أو اصطدام (قارة–قارة)؛ والطفو استثنائي. يغوص الغلاف الصخري الأكثف.
التحويلي: انزلاق على طول فالق نشيط فقط بين أجزاء الظهرة؛ وخلفها نطاق كسر غير نشيط؛ واتجاه الانزلاق معاكس للإزاحة الظاهرة.
في مقطع مفتوح: عدد الصفائح = الحدود النشيطة + 1، مع تحديد اللحظة المعتبرة.
الحركة النسبية دوران حول قطب أولري؛ والفوالق التحويلية تتبع دوائر صغرى؛ v = ωR sin θ.
الحركة المطلقة: مرجع النقط الساخنة. تتوافق السرعات الجيولوجية والجيوديزية: من بضعة مم/سنة إلى أكثر من 10 سم/سنة.
المحرّك الرئيسي: جرّ اللوح الغائص؛ والغلاف الصخري هو الطبقة الحدّية الباردة للحمل الحراري في الرداء.
الدرس الموالي
علم الزلازل: آلية البؤرة — تُبرز الزلازلُ حدودَ الصفائح؛ ويبيّن الدرس الموالي كيف تسمح دراسة الحركات الأولى المسجَّلة في المحطات الزلزالية بتحديد نوع الفالق الذي اشتغل، ومن ثَمّ طبيعة الحد.
Les limites des plaques et leurs mouvements
Objectifs de la leçon
À la fin de cette leçon, vous devez être capable de :
définir une limite de plaque par le mouvement relatif et en déduire les trois types de limites ;
caractériser les limites divergentes, convergentes et transformantes, ainsi que leurs sous-types, par des critères observables ;
distinguer une faille transformante active d'une zone de fracture inactive, et déterminer le sens de coulissage ;
identifier les limites sur une coupe et dénombrer les plaques représentées ;
décrire le mouvement d'une plaque sur une sphère par un pôle eulérien et calculer une vitesse linéaire à partir d'une vitesse angulaire ;
distinguer mouvement relatif et mouvement absolu, et vitesses géologiques et géodésiques ;
expliquer les forces motrices des plaques et justifier le rôle dominant de la traction du panneau plongeant.
1. Définir une limite par le mouvement relatif
Les plaques étant rigides (leçon 161), le mouvement de deux plaques voisines ne peut s'exprimer qu'à leur frontière commune. Selon la direction du mouvement relatif par rapport à cette frontière, trois cas sont possibles :
Mouvement relatif
Type de limite
Bilan de lithosphère
Qualificatif
Les plaques s'écartent
Divergente
Création de lithosphère
Constructive
Les plaques se rapprochent
Convergente
Disparition de lithosphère (ou épaississement)
Destructive
Les plaques coulissent l'une contre l'autre
Transformante (coulissage)
Ni création ni destruction
Conservative
Image 1 — en préparationDescription
Bloc-diagramme scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate en perspective, représentant côte à côte trois portions de lithosphère au-dessus d'une asthénosphère orange. À gauche, une limite divergente : dorsale océanique avec remontée de magma rouge et deux flèches opposées s'écartant, légende « limite divergente ». Au centre, une limite transformante vue en perspective : deux blocs coulissant le long d'une faille verticale, avec deux flèches horizontales parallèles et opposées, légende « limite transformante ». À droite, une limite convergente : lithosphère océanique bleu-gris plongeant sous une lithosphère continentale beige, fosse en surface, volcans sur la plaque chevauchante, flèches convergentes, légende « limite convergente (subduction) ». Couleurs : lithosphère océanique gris-bleu, continentale beige, asthénosphère orange clair. Fond blanc, annotations en français, proportions schématiques mais cohérentes
2. Les limites divergentes
Deux plaques s'écartent ; le vide ainsi créé est comblé par du manteau qui remonte, fond partiellement par décompression et produit de la nouvelle lithosphère (les mécanismes magmatiques sont étudiés dans la leçon 168).
Deux situations :
Dorsale océanique : cas général. Relief sous-marin allongé, flux géothermique élevé (leçon 165), séismes superficiels, volcanisme basaltique. Selon la vitesse d'expansion, on distingue les dorsales lentes (quelques cm/an ou moins, ex. dorsale médio-atlantique, avec rift axial marqué) et rapides (plus de ≈ 10 cm/an, ex. dorsale du Pacifique Est, au relief axial plus doux).
Rift continental : stade initial de la divergence au sein d'un continent (ex. rift est-africain). La lithosphère continentale s'amincit et se fracture en fossés d'effondrement ; si le processus se poursuit, un océan s'ouvre (ex. mer Rouge, stade d'océan naissant).
La structure et l'évolution des rifts et des marges passives sont traitées dans la leçon consacrée à la tectonique globale.
3. Les limites convergentes
Deux plaques se rapprochent. L'issue dépend de la nature des lithosphères en présence, ce qui découle directement de leur flottabilité (leçon 161) :
Situation
Ce qui se passe
Exemple
Océan – océan
La lithosphère océanique la plus âgée, donc la plus dense, plonge : subduction ; arc volcanique insulaire sur la plaque chevauchante
Mariannes, Antilles
Océan – continent
La lithosphère océanique plonge sous le continent : subduction ; chaîne volcanique de bordure continentale
Andes
Continent – continent
Aucune des deux ne peut plonger durablement : collision, épaississement crustal et chaîne de montagnes
Himalaya
Critères observables d'une subduction : fosse océanique, séismes dont les foyers s'alignent sur un plan incliné plongeant sous la plaque chevauchante (plan de Wadati-Benioff, leçon 164), volcanisme andésitique en arc parallèle à la fosse (leçon 169), flux géothermique faible au niveau de la fosse et élevé sous l'arc (leçon 165).
Un cas particulier : l'obduction. Un fragment de lithosphère océanique est charrié sur un continent au lieu de plonger dessous (ex. ophiolite d'Oman). Il s'agit d'un phénomène de convergence exceptionnel, traité avec la tectonique globale.
4. Les limites transformantes
Deux plaques coulissent horizontalement l'une contre l'autre le long d'une faille transformante. La plupart décalent les segments des dorsales ; certaines traversent des continents (faille de San Andreas en Californie, faille du Levant – mer Morte).
4.1 Faille transformante et zone de fracture
Image 2 — en préparationDescription
Schéma scientifique pédagogique en vue de dessus (carte), style manuel scolaire, illustration vectorielle plate. Deux segments de dorsale océanique (doubles traits rouges verticaux) décalés latéralement : le segment supérieur à gauche, le segment inférieur à droite. Ils sont reliés par un trait horizontal noir épais entre les deux segments, légendé « faille transformante (active) », et ce trait se prolonge de part et d'autre, au-delà des segments, par des tirets gris légendés « zone de fracture (inactive) ». Des flèches noires indiquent l'expansion : de chaque segment, flèches vers la gauche et vers la droite. De part et d'autre de la faille transformante, deux demi-flèches parallèles opposées montrent le sens du coulissage. Des bandes de couleurs de part et d'autre des dorsales indiquent l'âge croissant du plancher (jaune jeune près des axes, bleu plus ancien loin des axes), montrant que les deux côtés de la zone de fracture ont des âges différents. Petites étoiles rouges (séismes) uniquement le long de la faille transformante et des axes de dorsale, aucune sur les zones de fracture. Fond blanc, annotations en français
Il faut distinguer :
la faille transformante proprement dite, entre les deux segments de dorsale : les deux côtés s'y déplacent en sens opposés ; c'est la seule portion active et sismique ;
la zone de fracture, prolongement de la faille au-delà des segments : les deux côtés s'y déplacent dans le même sens et à la même vitesse ; c'est une cicatrice inactive, qui sépare seulement des planchers d'âges différents.
4.2 Une contrainte géométrique
Sur une limite transformante, le mouvement relatif est parallèle à la faille. Les failles transformantes indiquent donc la direction du mouvement relatif entre deux plaques — propriété utilisée pour reconstruire ce mouvement (§ 6).
5. Lire une coupe : identifier les limites et compter les plaques
5.1 Identifier chaque limite
Indice sur la coupe
Limite
Remontée de manteau ou de magma entre deux plaques qui s'écartent, relief de dorsale ou fossé
Divergente
Plaque qui plonge sous une autre, fosse, volcanisme sur la plaque chevauchante
Convergente — subduction
Deux blocs continentaux affrontés, reliefs plissés et épaissis
Convergente — collision
Déplacement horizontal parallèle à la limite (surtout visible en carte)
Transformante
5.2 Compter les plaques
Sur une coupe ouverte (qui ne fait pas le tour du globe), chaque limite active sépare deux plaques. D'où la règle :
nombre de plaques = nombre de limites actives + 1
Deux précautions :
un changement de nature de la croûte (marge passive) n'est pas une limite (leçon 161) ;
une ancienne zone de collision dont les deux continents sont désormais soudés ne compte plus comme limite active ; en revanche, avant la collision, les deux blocs appartenaient à deux plaques distinctes séparées par une limite convergente. Il faut donc toujours préciser à quel moment on dénombre les plaques.
5.3 Les points triples
Là où trois plaques se rencontrent, on parle de point triple (ou jonction triple). Exemple : la région de l'Afar, où se rejoignent la mer Rouge, le golfe d'Aden et le rift est-africain. Les trois limites doivent être cinématiquement compatibles, ce qui explique que certains points triples soient stables et d'autres migrent.
6. Décrire le mouvement des plaques
6.1 Le pôle eulérien
Sur une sphère, tout déplacement d'une plaque rigide par rapport à une autre est une rotation autour d'un axe passant par le centre de la Terre (théorème d'Euler). Cet axe perce la surface en un point : le pôle eulérien (ou pôle de rotation) du mouvement relatif.
Image 3 — en préparationDescription
Schéma scientifique pédagogique de style manuel scolaire, illustration vectorielle plate, montrant une sphère terrestre en perspective avec son axe de rotation géographique en gris et, séparément, un point rouge légendé « pôle eulérien » d'où part un axe rouge passant par le centre de la sphère. Autour de ce pôle sont tracés plusieurs petits cercles concentriques (lignes rouges fines) légendés « petits cercles : direction des failles transformantes ». Un grand cercle bleu passant par le pôle eulérien est légendé « la dorsale s'aligne approximativement sur un grand cercle passant par le pôle ». Des flèches noires tangentes aux petits cercles ont une longueur croissante à mesure que l'on s'éloigne du pôle, avec l'annotation « vitesse maximale à 90° du pôle, nulle au pôle ». Fond blanc, annotations en français
Conséquences :
les failles transformantes sont des arcs de petits cercles centrés sur le pôle eulérien (puisque le mouvement leur est parallèle) ; leur géométrie permet de localiser le pôle ;
la vitesse linéaire n'est pas la même partout le long d'une limite : elle est nulle au pôle et maximale à 90° de celui-ci.
v = ω × R × sin θ
avec ω la vitesse angulaire (en radians par unité de temps), R le rayon terrestre (≈ 6371 km), θ la distance angulaire entre le point considéré et le pôle eulérien.
Exemple — ω = 1°/Ma, soit ≈ 0,01745 rad/Ma.
À 90° du pôle : v ≈ 0,01745 × 6371 ≈ 111 km/Ma ≈ 11 cm/an.
À 30° du pôle : v ≈ 111 × sin 30° ≈ 56 km/Ma ≈ 5,6 cm/an.
6.2 Mouvement relatif et mouvement absolu
Le mouvement relatif décrit le déplacement d'une plaque par rapport à une autre ; il se déduit des anomalies magnétiques, des failles transformantes et des mécanismes au foyer.
Le mouvement absolu décrit le déplacement d'une plaque par rapport à un référentiel extérieur aux plaques, par exemple le manteau profond. On utilise les points chauds, supposés quasi fixes dans le manteau : l'alignement de volcans d'âges croissants qu'ils laissent sur une plaque en mouvement (chaîne Hawaï–Empereur) enregistre la direction et la vitesse de la plaque. Les points chauds sont étudiés avec le magmatisme intraplaque (leçon 170).
6.3 Vitesses géologiques et vitesses géodésiques
Méthode
Principe
Échelle de temps
Géologique
Anomalies magnétiques datées (leçon 160), alignements de points chauds
Moyenne sur des millions d'années
Géodésique
Mesures répétées de positions par satellites (GPS) et par interférométrie radio (VLBI)
Mouvement actuel, sur quelques années
Les deux méthodes donnent des résultats très proches : les plaques se déplacent de façon régulière depuis plusieurs millions d'années. Les vitesses vont de quelques mm/an à plus de 10 cm/an : l'écartement Pacifique–Nazca dépasse 10 cm/an, l'ouverture de l'Atlantique est de quelques cm/an, et la convergence Afrique–Eurasie au niveau du Maroc n'est que de quelques mm/an (cadre étudié dans l'axe Géologie du Maroc).
7. Les moteurs des plaques
7.1 Les forces en jeu
Force
Lieu
Principe
Traction du panneau plongeant (slab pull)
Zones de subduction
La lithosphère océanique froide, plus dense que l'asthénosphère, s'enfonce et tire la plaque derrière elle
Poussée à la dorsale (ridge push)
Dorsales
La lithosphère jeune, surélevée à l'axe, glisse par gravité sur le flanc de la dorsale qui s'approfondit avec l'âge
Succion de fosse
Zones de subduction
Le recul du panneau plongeant attire la plaque chevauchante vers la fosse
Traction basale
Base de la lithosphère
Couplage avec les mouvements de l'asthénosphère : entraînement ou frein selon les cas
Résistances
Zones de collision, frottements
Freinent le mouvement
7.2 Quelle force domine ?
Le raisonnement repose sur la comparaison des vitesses :
Les plaques rapides (Pacifique, Nazca, Cocos, Indienne) sont bordées de longues zones de subduction où elles plongent.
Les plaques lentes (Eurasiatique, Africaine, Antarctique) ont peu ou pas de panneau plongeant qui leur soit rattaché, et portent de grandes surfaces continentales.
La vitesse d'une plaque est donc corrélée à la longueur du panneau plongeant qu'elle entraîne, et peu à la longueur de ses dorsales.
Conclusion : la traction du panneau plongeant est la force motrice principale ; la poussée à la dorsale est plus faible.
7.3 Plaques et convection mantellique
Les plaques ne sont pas des radeaux passifs posés sur des courants de convection. La lithosphère océanique fait partie de la convection du manteau : elle en est la couche limite supérieure froide, qui se forme aux dorsales, se refroidit en s'en éloignant et replonge dans le manteau en subduction. La dorsale correspond à une remontée passive du manteau due à l'écartement des plaques, plutôt qu'à la branche montante d'une cellule qui pousserait les plaques. Les panaches profonds, qui alimentent les points chauds, constituent une autre forme de remontée (leçon 170).
8. Erreurs fréquentes et pièges d'examen
Erreur
Correction
« Une limite de plaque se reconnaît au passage d'une croûte à l'autre »
Elle se reconnaît au mouvement relatif entre deux plaques
« Toute convergence produit une subduction »
Continent contre continent donne une collision ; l'obduction est un cas particulier
« En subduction océan–océan, c'est au hasard que l'une plonge »
Plonge la lithosphère la plus âgée, donc la plus dense
« Toute la trace d'une faille transformante est active »
Seule la portion entre les segments de dorsale est active ; au-delà, c'est une zone de fracture inactive
« Le coulissage suit le sens du décalage apparent des dorsales »
Il est opposé au décalage apparent
« Une dorsale a une vitesse d'expansion unique »
La vitesse varie avec la distance au pôle eulérien (v = ωR sin θ)
« Les dorsales sont fixes »
Elles se déplacent ; seuls les points chauds servent de repère quasi fixe
« Les plaques sont poussées par les dorsales »
La traction du panneau plongeant est la force principale
« Le nombre de plaques d'une coupe est égal au nombre de limites »
Sur une coupe ouverte : limites actives + 1
9. Bilan
Une limite de plaque est définie par le mouvement relatif : divergente (constructive), convergente (destructive), transformante (conservative).
Divergence : dorsale océanique (lente ou rapide) ou rift continental, stade initial d'un futur océan.
Convergence : subduction (océan–océan : arc insulaire ; océan–continent : chaîne de bordure) ou collision (continent–continent) ; l'obduction est exceptionnelle. La lithosphère la plus dense plonge.
Transformante : coulissage le long d'une faille active uniquement entre les segments de dorsale ; au-delà, zone de fracture inactive ; le sens de coulissage est opposé au décalage apparent.
Sur une coupe ouverte : nombre de plaques = limites actives + 1, en précisant le moment considéré.
Le mouvement relatif est une rotation autour d'un pôle eulérien ; les failles transformantes suivent des petits cercles ; v = ωR sin θ.
Mouvement absolu : référentiel des points chauds. Vitesses géologiques et géodésiques concordent : de quelques mm/an à plus de 10 cm/an.
Moteur principal : la traction du panneau plongeant ; la lithosphère est la couche limite froide de la convection mantellique.
Leçon suivante
Sismologie : le mécanisme au foyer — Les séismes soulignent les limites des plaques ; la leçon suivante montre comment l'étude des premiers mouvements enregistrés par les stations sismiques permet de déterminer le type de faille qui a joué et, par là, la nature de la limite.