La surface de la Terre est découpée en plaques lithosphériques. Ces plaques sont en mouvement les unes par rapport aux autres. Les dorsales, lieux de formation des plaques lithosphériques océaniques, sont des zones de divergence tandis que les zones de subduction et les zones de collision sont des zones de convergence. Ces limites des plaques sont à l'origine de la majorité de l'activité volcanique et sismique sur Terre. Afin de prévenir ces risques, les êtres humains utilisent la prévention qu'ils tentent d'adapter aux aléas géologiques de chaque région.
Du modèle de Wegener au modèle de la tectonique des plaques
Au début du XXe siècle, Wegener pense que les continents sont en mouvement les uns par rapport aux autres : c'est le modèle de la « dérive des continents ». Ce modèle a été abandonné au profit du modèle de la tectonique des plaques : les continents sont constitutifs des plaques tectoniques et ces plaques bougent les unes par rapport aux autres.
Le modèle de Wegener proposé en 1912
La théorie de Wegener de la « dérive des continents », qui s'accompagne d'un modèle, propose de concevoir un mouvement horizontal des continents. Cette théorie permet d'expliquer certaines observations géologiques.
Alfred Wegener propose une théorie qui permet d'expliquer la distribution actuelle des continents.
Théorie
Une théorie est une explication scientifique des mécanismes à l'origine d'un phénomène. Elle intègre tout un ensemble cohérent de faits et d'observations et offre un cadre théorique qui permet de les relier.
Il présente sa théorie de « la dérive des continents » en 1912 et la publie en 1915. Il pense qu'il y a un déplacement des continents les uns par rapport aux autres au cours des temps géologiques. Sa théorie s'accompagne d'un modèle, le modèle de Wegener ou modèle de « la dérive des continents ».
Modèle
Un modèle est une application de la théorie. On peut comparer le modèle à la réalité pour tester la véracité du modèle et donc, par extension, de la théorie.
Ce modèle permet d'expliquer certaines observations géologiques comme :
- le tracé de la côte est de l'Amérique du Nord qui « s'emboîte » avec le tracé de la côte ouest européenne ;
- la côte est de l'Amérique du Sud qui « s'emboîte » avec le tracé de la côte ouest africaine.
Des marques de glaciations identiques datant de 250 millions d'années peuvent être observées en Amérique du Sud, au sud de l'Afrique, en Inde et au sud de l'Australie. Cela indique que ces parties du globe étaient recouvertes par une même calotte glaciaire à cette époque. Par la suite, elles se seraient déplacées des zones polaires vers les zones tropicales.
Certains fossiles d'espèces continentales aujourd'hui éteintes ont été retrouvés sur plusieurs continents. Ces espèces ne pouvant pas traverser les océans, cela renforce l'hypothèse que les continents n'étaient pas séparés à l'époque où elles étaient vivantes.
Fossile
Un fossile est un reste d'une espèce fossile. Le fossile peut être une empreinte ou un reste d'être vivant fossilisé.
Wegener émet l'hypothèse de l'existence, à la fin de l'ère Paléozoïque il y a 245 millions d'années, d'un supercontinent : la Pangée. Ce supercontinent se serait ensuite fracturé pour former les continents actuels.
Le modèle de Wegener a été partiellement abandonné avec la découverte des fonds océaniques : les fonds océaniques subissent des phénomènes de déplacement, et pas seulement les continents. Une nouvelle théorie avec de nouveaux modèles est alors admise dans les années 1960-1970 : c'est la théorie de la tectonique des plaques.
Le modèle de la tectonique des plaques
Le modèle de la tectonique des plaques propose un découpage de la lithosphère en plaques lithosphériques. Ces plaques se déplacent les unes par rapport aux autres. Elles sont situées au-dessus de l'asthénosphère.
Dans le modèle de la tectonique des plaques, la partie la plus superficielle de la Terre est nommée « lithosphère », et celle qui se trouve juste en dessous est nommée « asthénosphère ».
La lithosphère a un comportement cassant comparé à l'asthénosphère qui a un comportement ductile (comme de la pâte à modeler). Les deux sont solides.
Lithosphère
La lithosphère est une couche rigide à la surface de la Terre. Son épaisseur varie mais est généralement comprise entre 100 et 150 kilomètres. La croûte continentale et la croûte océanique et une partie du manteau supérieur en font partie.
Asthénosphère
L'asthénosphère est située juste sous la lithosphère. Elle est moins rigide et descend jusqu'à environ 700 kilomètres de profondeur. Elle représente le reste du manteau supérieur.
Dans le modèle de la tectonique des plaques, la lithosphère se déplace sur l'asthénosphère. Elle est découpée en douze plaques lithosphériques principales.
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Plaque lithosphérique
Une plaque lithosphérique est une zone de la surface terrestre délimitée par une forte activité sismique et volcanique. Elle est constituée de lithosphère. Il existe des plaques lithosphériques océaniques et des plaques lithosphériques continentales.
Certaines plaques sont océaniques, comme les plaques de Nazca ou de Cocos dans l'océan Pacifique. D'autres plaques sont à la fois océaniques et continentales, comme les plaques eurasienne et africaine.
Les plaques lithosphériques se déplacent les unes par rapport aux autres. Les données GPS montrent que les plaques tectoniques se déplacent :
- À certains endroits, les plaques lithosphériques s'écartent, on dit qu'elles divergent.
- À d'autres endroits, les plaques lithosphériques se rapprochent, on dit qu'elles convergent.
Convergence
La convergence est le rapprochement de deux objets. Les plaques lithosphériques qui se rapprochent convergent.
Divergence
La divergence est l'éloignement de deux objets. Les plaques lithosphériques qui s'écartent divergent.
D'après les mesures GPS, actuellement :
- La plaque nord-américaine s'éloigne d'environ 1 cm par an vers l'ouest de la plaque eurasienne.
- La plaque eurasienne s'éloigne vers l'est de la plaque nord-américaine à la même vitesse de 1 centimètre par an
- La plaque australienne converge vers la plaque eurasienne à une vitesse de 7 centimètres par an.
Ces plaques se sont déplacées tout au long de l'histoire de la Terre. L'échelle des temps géologiques divise l'histoire de la Terre en ères. Chaque ère est divisée en périodes géologiques. Dans l'échelle des temps géologiques, on distingue trois grandes ères :
- l'ère Paléozoïque de -540 à -250 Ma ;
- l'ère Mésozoïque de -250 à -65 Ma ;
- l'ère Cénozoïque de –65 Ma à aujourd'hui.
L'activité géologique aux zones de frontières entre deux plaques
Les mouvements des plaques lithosphériques peuvent être des mouvements de divergence au niveau des dorsales ou de convergence au niveau des zones de subduction et des zones de collision. Ces mouvements génèrent une activité volcanique et sismique.
Le volcanisme et les séismes au niveau des dorsales
Les dorsales sont des zones de divergence de plaques lithosphériques. Le volcanisme et les séismes sont très réels dans ces zones.
Les plaques s'écartent de quelques centimètres par an au niveau de l'axe des dorsales. On parle de mouvement de divergence.
Les dorsales sont des frontières d'écartement de plaques et le lieu de formation des plaques par une remontée de magma au niveau de l'axe de la dorsale.
Dorsale
Une dorsale est une chaîne volcanique située sous les océans. Les dorsales se trouvent à la frontière entre deux plaques divergentes.
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La lithosphère océanique est fabriquée au niveau des dorsales. On y observe une activité sismique et volcanique importante.
Foyer d'un séisme
Le foyer (ou hypocentre) d'un séisme est une zone en profondeur de la Terre où la roche casse, provoquant la libération d'énergie sous forme d'ondes sismiques à l'origine du tremblement de terre.
Épicentre
L'épicentre est le lieu en surface où le séisme est le plus fortement et le plus tôt ressenti.
Le volcanisme et les séismes au niveau des zones de subduction
Les zones de subduction sont des zones de convergence des plaques lithosphériques à l'origine de séismes et d'activité volcanique.
Au niveau des fosses océaniques, les plaques se rapprochent de quelques centimètres par an. Les plaques lithosphériques en subduction convergent.
Fosse océanique
Une fosse océanique est un relief océanique très profond.
Lorsque la lithosphère océanique plonge sous une autre plaque au cours de la subduction, cela provoque des séismes et du volcanisme. Les foyers des séismes se situent au niveau de la rencontre des deux plaques, donc ils sont de plus en plus profonds. En arrière de la zone de subduction, la fusion du manteau entraîne la formation de magma qui, en remontant, génère des volcans explosifs.
La plaque de Nazca plonge sous la plaque sud-américaine. Plus on se déplace vers l'est sur cette plaque sud-américaine, plus les séismes sont profonds. De très nombreux volcans se situent en arrière de cette zone de subduction : c'est la cordillère des Andes.
Les séismes au niveau des zones de collision
Les zones de collision sont des zones de convergence entre deux plaques lithosphériques à l'origine de séismes et de rares volcans.
Collision
Une collision correspond à l'affrontement de deux continents suite au rapprochement de deux plaques et à la fermeture d'un océan et donc à la disparition d'une ancienne subduction. C'est la raison pour laquelle on retrouve des fossiles marins et/ou de la lithosphère océanique dans les chaînes de collision.
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Les chaînes de montagnes sont également des zones de convergence de plaques lithosphériques. La subduction océanique peut se poursuivre jusqu'au moment où deux continents entrent en collision. Ceci engendre des déformations (failles, plis, etc.) qui entraînent un épaississement de la lithosphère.
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La prévention des risques volcaniques et sismiques
Les séismes et le volcanisme peuvent être dangereux pour les populations humaines. Le risque géologique n'est pas le même suivant l'endroit où la population se situe, c'est l'aléa géologique. Des mesures de prévention sont prises pour limiter les conséquences des risques géologiques sur les populations humaines.
La prévention des risques volcaniques
Les éruptions volcaniques constituent un risque pour les populations environnantes. Dans les zones caractérisées par un fort aléa volcanique, des mesures sont prises pour limiter le risque volcanique. Les populations sont informées et des mesures d'activités géologiques sont établies afin d'essayer de prévoir ces éruptions.
Risque volcanique
Le risque volcanique correspond à la possibilité qu'une éruption volcanique dangereuse mettant en danger des personnes ou des biens survienne.
Aléa géologique
L'aléa géologique mesure la probabilité qu'un phénomène géologique dangereux comme le volcanisme survienne.
Enjeu géologique
L'enjeu géologique correspond à l'ensemble des personnes et des biens qui peuvent être vulnérables.
Pour évaluer le risque volcanique en un lieu, il faut tenir compte :
- de l'aléa volcanique, c'est-à-dire la possibilité qu'une éruption volcanique survienne dans cette région ;
- de la densité de population ;
- de la présence de biens matériels.
Ces études permettent d'élaborer des cartes indiquant les risques géologiques au niveau d'une région.
Actuellement, des méthodes existent pour prévenir les éruptions volcaniques :
- la surveillance en continu des volcans les plus actifs ;
- la connaissance détaillée du fonctionnement de chaque volcan ;
- l'information et l'éducation des populations ;
- la mise en place de plans d'aménagement du territoire tenant compte de ces risques, ainsi que de plans de secours et d'évacuation des populations.
Cette surveillance correspond à l'utilisation d'un ensemble d'instruments de mesure disposés sur les flancs du volcan et à l'étude des signes précurseurs d'une éruption. Ces signes annonciateurs sont les séismes, les fissurations, le gonflement du volcan, ou encore l'émission de gaz. Cela fait des éruptions volcaniques des phénomènes que l'on peut davantage prévoir à court terme que les séismes qui sont, eux, imprévisibles.
La prévention des risques sismiques
Les séismes sont des tremblements de terre qui peuvent faire écrouler les bâtiments ou provoquer des tsunamis. Afin de limiter le risque sismique, les populations sont informées et les bâtiments répondent de plus en plus aux normes parasismiques dans les zones où l'aléa sismique est fort.
Risque sismique
Le risque sismique correspond à la possibilité qu'un séisme dangereux menaçant les populations et les biens matériels se produise.
Pour évaluer les risques sismiques en un lieu, il faut tenir compte :
- de l'aléa sismique, c'est-à-dire la possibilité qu'un séisme survienne dans cette région (classé de 1 à 5 en fonction du risque croissant) ;
- de la densité de population ;
- des biens matériels.
Ces études permettent de réaliser des cartes indiquant les zones à risque sismique au niveau d'une région. Actuellement, il n'est pas possible de prévoir, à court terme, la date et le lieu précis d'un séisme.
Des mesures préventives visant à limiter les pertes humaines et les dégâts existent :
- Les populations situées dans les zones à fort aléa sismique sont informées des mesures à suivre en cas de séisme. Pendant un séisme, il ne faut pas rester près des fenêtres mais s'abriter sous un meuble, s'éloigner des bâtiments, ne pas rester sous les fils électriques, etc. Après un séisme, il faut couper le gaz et l'électricité, évacuer les bâtiments, ne pas aller chercher les enfants à l'école, écouter la radio pour connaître les consignes à suivre, etc.
- Des règles de construction parasismique sont imposées dans certaines régions. Elles doivent permettre aux bâtiments de mieux résister à un éventuel séisme.
- Des plans d'aménagement du territoire tenant compte des risques sismiques sont mis en place, ainsi que des plans de secours et d'évacuation des personnes.
