[Subduction]

Les éléments de la Terre agissent comme des rouleaux compresseurs sur les reliefs. Tout ce qui dépasse doit se lisser et disparaître ; tout ce qui est creux doit se remplir, et redevenir plat. La Terre aime créer des fissures, des bosses, et les effacer pour en créer de nouvelles.

Les mouvements internes poussent, compressent, plissent et font surgir des montagnes. Dans le même temps, l'érosion agit comme un gigantesque papier de verre pour les émousser, les fendre, les morceler, les égaliser, jusqu'à ce qu'ils ne forment plus qu'une vaste plaine. Tous ces éléments ne "disparaissent pas dans la nature" et n'apparaissent pas par miracle. On va donc voir comment fonctionne cette gigantesque usine à faire et à défaire les reliefs.

Le gros gâteau de la Terre

Pour bien comprendre ce phénomène, l'idéal est déjà de savoir ce qu'est une "plaque Terrestre" (avec un T majuscule). En deux mots on peut imaginer que la Terre est comme une grosse pâtisserie. Sa croûte est divisée en plusieurs parts, et chacune dérive sur le gâteau, mais pas dans le même sens... c'est le mouvement qu'on appelle la dérive des continents. Vu comme ça, çà l'air simple. Pour savoir exactement ce qu'il se passe dans le gâteau et sur sa croûte, il est quand même recommandé de jeter un oeil sur la recette de cuisine qui se trouve sur cette page : les plaques Terrestres. Pour voir comment on fait les gâteaux : le cycle des roches, et pour approfondir ses connaissances en pâtisserie : la dérive des continents parait assez indiquée...

Les plaques terrestres : les "tapis roulants" de la terre

Voyons donc comment ça marche. Notre planète fonctionne à la manière d'une grosse usine qui fabrique de la roche d'un coté et la détruit de l'autre. Ces plaques de roche entrent dans l'usine, sont transformées puis elles vieillissent, s'usent et disparaissent.

Ces plaques, les plaques terrestres, agissent donc comme de grands tapis roulants, glissant sur une couche du sous-sol un peu visqueuse qui les aident à se déplacer. A l'extrémité du tapis, se trouve la dorsale qui alimente la plaque marine en magma, agissant comme "un moteur" pour les grands fonds océaniques. En refroidissant, ce magma devient une roche dure qui s'accumule encore et encore, pousse, et s'étend continuellement.

Les plissements qui font des montagnes

Les plaques océaniques s'étendent grâce à cet afflux de roche, elles "grandissent", et doivent pousser pour faire de la place. Dès qu'elles rencontrent une autre plaque, elles se compressent. On appelle ça une collision. Inévitablement, chacun de ces morceaux de la croûte terrestre va devoir céder un peu de place à l'autre. Tandis qu'une plaque s'enfonce vers les profondeurs du globe, l'autre s'écrase, se plisse et commence s'élever. Ces très grandes plaques continuent à pousser, si bien que ce plissement va prendre de la hauteur, encore et encore pour former une montagne, ou plus précisément, une chaîne de montagnes.

La Terre a ainsi connu de très grands plissements, dans des temps reculés : plissements Huroniens, Hercynien, et Calédoniens qui ont fait s'élever les grands massifs d'Amérique, de Scandinavie, d'Ecosse, et en Europe : les Vosges, les Alpes et les Pyrénées. Le terme de "haute chaîne des Vosges" est rarement employé, on connaît peu d'Alpinistes ayant vaincu les sommets enneigés de ce massif. Pourtant toutes ces vieilles montagnes étaient d'importants reliefs à l'époque de leur "Jeunesse", un peu comme les Alpes aujourd'hui.

L'érosion qui fait des plaines

Le Vent qui rabote, le Froid qui craquelle, l'eau de mer qui grignote les côtes, les infiltrations d'eau qui pénètrent dans la roche constituent ce qu'on appelle "l'érosion". Celle-ci se complète d'agents acides ou chimiques qui finit par morceler très lentement, mais avec une grande efficacité tout ce qui s'élève. Même le plus dur des Granites finira par redevenir de la poussière, un simple caillou, ou un rocher qui roulera au pied de la montagne, perdant peu à peu de sa hauteur et de sa consistance.

Les agents atmosphériques - ceux qui se trouvent dans l'atmosphère : vents, climats, températures, glaces - brisent et laminent la roche. La gravité Terrestre les entraîne plus bas, les fait rouler. Plus ils sont fins, plus ils sont emportés au loin. Des grains de sable peuvent ainsi voyager sur des centaines de kilomètres, mais aussi des petites coquilles, ou des morceaux de roches légères. Ce volume qui disparaît des reliefs se redépose ailleurs, et participe à la formation de nouvelles roches qui seront composée de ces sédiments : les roches sédimentaires. A force de s'accumuler, couches après couches, ces nouvelles roches vont émerger, s'élever et pourront peut être aussi former des petits reliefs qui subiront à leur tour une nouvelle érosion. C'est ce qu'on appelle : le cycle des roches.

Ces phénomènes étaient d'autant plus puissants aux premiers âges de la terre que les reliefs étaient beaucoup plus élevés. Les mouvements du globe étaient plus puissants, plus rapides, plus destructeurs. L'érosion était elle aussi bien plus efficace : vents violents, volcanisme important, océans agités, courants marins, atmosphère acide et rejets de gaz massifs venant des profondeurs de la Terre... Tous ces "agents érosifs" ont fortement remodelé notre planète. Même les nombreux chocs de météorites qui heurtaient encore la Terre ont fini par se gommer, pour être finalement aplanis sur la surface du Globe.

Les petits reliefs de la Terre

Mais cette surface de la Terre, est-elle si irrégulière que ça pour pouvoir éliminer des sommets si élevés et remplir des fosses si profondes qu'on en a toujours pas exploré le fond ? Commençons par regarder la Terre dans son ensemble. Ces massifs qui nous paraissent si hauts ne sont pourtant à l'échelle de la Planète que de minuscules aspérités. Sur ce schéma, on va rapporter à la taille du globe les endroits les plus hauts et les plus bas de la planète pour mieux s'en rendre compte.

Si on faisait une maquette du globe d'un mètre de diamètre (ça fait déjà une très grosse mappemonde) : à l'échelle, l'Everest, qu'on appelle "le toit du monde", ne mesurerait que 0.6mm; les plus profondes fosses océaniques (de plus de 20 ou 30 km de profondeur) ne dépasseraient pas 3mm. La figure ci-dessous illustre ces mesures grossissant les reliefs terrestres (en marron) et océaniques (en bleu) et demeurant néanmoins minuscules en comparaison de la taille de la planète.

Reliefs à l'échelle de la terre

A cette échelle on comprend mieux comment finalement ces forces colossales arrivent à faire pousser les continents, et parfois à les repousser, pour former nos reliefs. Cet aperçu des grands mécanismes de la Terre que sont l'Erosion, la Dérive des continents, et les Collisions de plaques terrestres n'est qu'un minuscule résumé de ce qui se passe vraiment.

On va donc aller voir dans le détail, comment tout ça se met en mouvement, s'agite et cause des phénomènes passionnants : les tremblements de terre, les volcans, les océans, les montagnes et même les grottes, les îles volcaniques et les profondes abysses sous-marines.

La subduction :

Quand les plaques terrestres se rencontrent

Pour ceux qui auraient parcouru un peu trop vite les épisodes précédents, voici un résumé : la Terre est composée de plaques qui se déplacent sur le globe, utilisant généralement la partie "molle" sur laquelle elles reposent comme un tapis roulant. :-)

Quand les plaques Terrestres se rencontrent

La convergence : Le choc des plaques

Si elles se déplacent, elles peuvent se rencontrer. La convergence c'est ce mouvement très lent des plaques terrestres. Imaginons que ces plaques se lancent l'une contre l'autre, comme des trains placés sur la même voie ferrée. Ce sont les mêmes wagons, qui vont à la même vitesse (1). En bref, ces "objets" sont exactement identiques. Que se passerait-il alors ?

On peut imaginer qu'elles ne vont pas vite et qu'elles vont donc s'arrêter l'une contre l'autre (2), ou qu'elles vont rebondir par repartir chacune dans la direction opposée (3). A moins qu'elles ne basculent et ne causent un accident de train.... ? (4) Difficile à dire... on pourrait à la rigueur concevoir le résultat d'un "accident de train" mais pour des plaques Terrestres mesurant plusieurs dizaines de milliers de kilomètres et transportant avec elles les terres, les mers, les montagnes et tout ce qu'il y a dessus ; ça se complique. Tout ce qu'on en sait, c'est ce qu'on a pu observer depuis que la science s'y intéresse, autrement dit, depuis pas très longtemps.

Quand les plaques Terrestres se rencontrent

Plaques continentales et plaques océaniques

Ce phénomène de convergence se manifeste donc par des mouvements de plaques très lents : de l'ordre de quelque centimètres par an, pour des masses énormes de centaines de milliards de tonnes et de milliers de kilomètres... Ces plaques sont parfois différentes les unes des autres, certaines sont océaniques et d'autres continentales; la plupart ont même une partie océanique et une autre continentale. Ce qui les différencie donc, ce n'est pas ce qu'il y a dessus, c'est ce qu'il y a dedans, autrement dit : leur composition (leur sol ou leur sous-sol). Les plaques océaniques d'origine magmatique ou volcanique, sont formées par des roches si chaudes qu'elles sont presque devenues liquide. En se refroidissant elles se sont durcies, compactées : elles sont devenues plus denses et plus lourdes. Les plaques continentales sont au contraire plus "légères", on va dire aussi, moins denses. Elles se sont le plus souvent formées par accumulation de poussières, de débris minéraux, de sables, de particules qu'on appelle les sédiments.

Autrement dit, si on prend un bloc de plaque continentale, il sera moins solide, moins compact et moins lourd qu'un bloc de plaque océanique. On obtiendra donc des plaques de compositions différentes. En même temps, on remarque que les plaques anciennes se tassent encore plus : elles sont encore plus lourdes. Elles ont eu encore plus de temps pour être compressées, elles sont plus froides, elles sont donc plus dures.

Quand les plaques terrestres se rencontrent

Les collisions de plaques

Remettons nos plaques en mouvement sur notre "voie ferrée" pour voir ce que ça donne en vrai... Au moment de l'impact, la plus légère va se surélever, tandis que la plus lourde va s'infléchir, se courber vers le sous sol : elle va passer en dessous.

Quand les plaques terrestres se rencontrent

Subduction et Coulissage de plaques

Si on remplace à présent les "wagons"du "train" qui nous a servi d'exemple, par les plaques dérivant sur la planète, la plaque la plus dense va se glisser sous la plaque la plus légère : c'est ce qu'on appelle la subduction (le passage "en dessous"). Et bien, c'est exactement ce qui va se passer dans les différents cas de figure qui vont se présenter :

Cas n°1

Collision des plaques océaniques & continentales

Une plaque continentale "légère" va heurter une plaque océanique "lourde". Au cours de cette collision, la plaque continentale va se heurter à ce bloc extrêmement dense, se froisser, se plisser et former des reliefs : une chaîne de montagne (ou une "cordillère"), tandis que la plaque océanique va glisser sous la plaque continentale. Evidemment, à chaque endroit ou ces "petits accidents" de la Terre vont arriver, les conséquences seront sensiblement différentes. On aura des reliefs plus ou moins hauts, parfois un peu de volcanisme, d'autres fois des tremblements de terre. Dans certains cas, on pourra même observer tous ces phénomènes en même temps.

Fig 1 : Collision des plaques océaniques & continentales

Cas n°2

Collision de deux plaques océaniques

Une plaque océanique ancienne (donc très "lourde") va rencontrer une autre plaque océanique plus récente (un peu moins "lourde"). Il se passe à peu près la même chose : la plus ancienne - plus dense, donc - va passer en dessous de l'autre. Leur rencontre aura cependant d'autres effets, puisque leur composition n'est pas la même (voir plus haut). Cette collision de plaques océaniques forme alors une "vallée abyssale". En même temps, la friction entre ces blocs échauffe la roche et en fait fondre une partie : du magma remonter alors vers la surface et se refroidit. Cette nouvelle roche va s'accumuler sur les fonds marins et former aussi des reliefs. Si les quantités de magma sont importantes, ce relief va grandir, grandir et parfois dépasser la surface de l'océan : ce sont des îles volcaniques.

Fig 2 : Collision de deux plaques océaniques

Cas n°3

Collision de deux plaques continentales

Plus rarement, deux plaques continentales de même densité peuvent converger et se heurter. Imaginons qu'elles sont exactement identiques. Cette collision va donc forcément changer un peu les cartes du coin : elle va former des montagnes, et même de grandes chaînes de montagnes consécutives à l'écrasement des deux plaques. Certains reliefs pourront se chevaucher les uns les autres, se plisser, se mélanger. Ce sera certainement le cas le plus compliqué : pour refaire les cartes géologiques, il faudra un certain temps avant de comprendre tous les phénomènes que cette rencontre va causer...

Fig 3 : Collision de deux plaques continentales

Cas n°4

Coulissage de plaques terrestres

Les deux plaques n'ont décidément pas décidé de se rencontrer. Elles vont "presque se heurter" et rejouer la fameuse scène du Titanic glissant tranquillement contre un iceberg tout blanc perdu dans les eaux glacées : c'est le coulissage. Nos deux plaques vont se frictionner, provoquer des séismes, faire bouger la Terre qui n'aime pas du tout ces "frictions". Contrairement aux cas précédents, les plaques ne coulissent pas doucement, elles s'accrochent, emmagasinent une formidable énergie qu'elles relâchent brusquement en avançant par à-coup. Ca donne : des séismes. Ce phénomène est particulièrement actif sur la côte Ouest des Etats Unis qui subit ce mouvement de coulissage près de la Californie.

Fig 4 : Coulissage de deux plaques Terrestres

Quand les plaques terrestres se rencontrent

Etirement et raccourcissement des plaques

Subduction et pendage

Comme on a pu le voir, les phénomènes de subduction sont assez variés. Ces "modèles" représentés ne sont en fait que les représentations, des exemples d' observations scientifiques, qui se limitent aux connaissances actuelles de la science . La nature a beaucoup plus d'imagination : elle invente sans cesse des petites fantaisies amusantes : Les raccourcissements ou les étirements de la croûte terrestre, et la formation des "cordillères", des chaînes de montagnes qui vont naître de ces frottements...

Quand les plaques terrestres se rencontrent

L'étirement des plaques

Etirement des plaques : subduction d'une plaque océanique "ancienne"

Dans le premier modèle, cette rencontre de la plaque va être particulièrement net. On peut observer l'angle important que prend la plaque océanique (si on cause "géologie" on va dire qu'elle a un "pendage" important). Cette pente brutale caractérise une lithosphère ancienne (une vieille plaque de la croûte terrestre), composée de roches basaltiques (qui contiennent donc du basalte, une roche volcanique noire) dures, longuement accumulées. La rencontre va générer une formation volcanique, mais ces frottements seront modérés. On peut également observer le rapport entre cet angle, la vitesse de convergence et la formation que cela va généralement produire : ici une distension (un étirement) dans la croûte continentale. On appelle ça un "système distensif".

Quand les plaques terrestres se rencontrent

Les Cordillères

Subduction : formation d'une cordillère

Le second exemple représente le passage d'une couche océanique moins ancienne - d'une densité moins importante - glissant sous la plaque continentale. L'angle, autrement dit la pente (ou le pendage), sera aussi moins accentué. Le frottement des deux couches va donc se faire sur une plus grande surface et à une vitesse de subduction plus importante. Ca va même aller "trop vite" pour l'écorce terrestre qui va avoir du mal à "digérer" cette plaque (essayez d'avaler une part de gâteau trop grosse : ça va coincer).

Ces frottements, ces blocages, ces forces, qui interviennent se reporteront donc ailleurs. Ils vont libérer leur énergie là où il y a de la place et provoquer des plissements. On obtient alors des reliefs - une chaîne de subduction - en quelque sorte "froissée" par le glissement de ces deux plaques. Les reliefs qui apparaissent prendront alors la forme d'une cordillère (c'est le cas par exemple de la cordillère des Andes, résultat de la rencontre du Pacifique et de l'Amérique du sud). A la bordure de ces deux plaques, une fosse océanique va se former, marquant la rencontre de ces deux parties de la lithosphère.... D'un coté le pli formera un relief et de l'autre, "un creux" juste à coté : une fosse océanique.

Quand les plaques terrestres se rencontrent

Le raccourcissement des plaques

Raccourcissement des plaques : subduction d'une plaque océanique "jeune"

Le troisième modèle va se faire sous une pente encore plus faible. La jeune plaque océanique va arriver "rapidement", se glisser sous la partie continentale qu'elle va littéralement raboter par le dessous. On pourra alors parler de collision : la pénétration des ces deux parties de la lithosphère sera optimale. Les conséquences pourront être diverses : échauffement des plaques provoquant des remontées de magma, et donc apparition de volcanisme, plissement intense des reliefs et formation de chaînes de montagnes, et bien entendu mouvements de terrains (séismes). Ce rabotage du dessous du plateau marin pourra former dans certains cas (plateau du Japon par exemple) une accumulation de sédiments qui s'y étaient déposés. Le frottement va racler le fond des mers et récupérer toutes ces particules pour en faire "un tas" de sédiments. On parlera alors de prisme d'accrétion (c'est le terme savant... : Prisme parce que le tas de sédiment va se compresser dans un entonnoir pointu, et "d'accrétion", un terme qui définit les matières compressés et agglomérés en même temps)

Les collisions de plaques

Alors finalement, à quoi ça sert ?

A chaque fois qu'une collision ou qu'un frottement se produit, des reliefs apparaissent, des volcans se forment, des fosses océaniques se creusent... La Terre se transforme en permanence : elle vit. Les plissements forment des montagnes Dans les océans ces phénomènes font émerger des îles volcaniques. Rien, ni personne ne saurait modifier l'activité de la structure profonde de notre planète.

Seulement voilà, ces transformations s'accompagnent d'effets sur les couches superficielles de la Terre : et c'est là que nous vivons. Ca donne des éruptions volcaniques, des séismes, des tsunamis... De "minuscules" manifestations de l'activité terrestre. A notre échelle, ces catastrophes semblent en revanche toujours gigantesques. Elles témoignent en réalité de l'activité naturelle de la Terre. L'étude de tous mécanismes servent donc tout simplement à comprendre et même parfois à anticiper ces catastrophes.

Mais c'est pas fini....

Dans la seconde partie de ce dossier, on va voir comment se forme un océan et comment il peut disparaître, d'où vient le magma et comment fonctionnent les "dorsales", véritable moteur de la Terre à l'origine de toute cette activité.