vignette|Carte des principales plaques tectoniques terrestres. La (du latin tardif tectonicus, dérivé du grec , « de construction ») est une théorie et un modèle scientifique expliquant la dynamique globale de la lithosphère terrestre. La théorie de la tectonique des plaques est forgée par la communauté géologique et géophysique internationale à la fin des années 1960, à la suite de la découverte de l'expansion des fonds océaniques.
La lithosphère, couche externe rigide de la Terre constituée de la croûte et d'une partie du manteau supérieur, est subdivisée en plaques, dites tectoniques ou lithosphériques. Quinze plaques majeures ont été identifiées, complétées par une cinquantaine de plaques mineures. Leurs mouvements relatifs variés génèrent divers types de frontières : convergentes, divergentes ou transformantes. Au niveau de ces frontières se produisent de nombreux phénomènes géologiques tels que les séismes, l'activité volcanique, la formation de chaînes de montagnes et celle de fosses océaniques. La vitesse du mouvement relatif de deux plaques voisines varie entre .
Les plaques tectoniques sont constituées d'une lithosphère océanique et/ou continentale, caractérisée par les croûtes des mêmes noms, sous lesquelles se trouve la zone rigide du manteau supérieur. Le mouvement de ces plaques est possible du fait que la lithosphère, rigide, repose sur l'asthénosphère sous-jacente, partie ductile du manteau supérieur. Cette mobilité lithosphérique résulte des mouvements de convection qui animent le manteau terrestre, mécanisme par lequel la Terre dissipe sa chaleur interne vers la surface.
La tectonique des plaques n'est pas affiliée à la théorie de la dérive des continents, développée par Alfred Wegener au début du , réputée obsolète et qui ne propose ni le même modèle ni les mêmes mécanismes géologiques.
vignette|redresse|Âges du plancher océanique (les rouges sont les plus jeunes). vignette|redresse|Pont entre deux plaques, en Islande.
Histoire Des continents mobiles ? vignette|redresse|L'ouverture de l'Atlantique, illustration de Snider-Pellegrini. vignette|redresse|Modèles fixistes. vignette|redresse|Carte de répartition de la faune et de la flore fossiles mettant en évidence l'existence du Gondwana, d'après les travaux d'Eduard Suess. vignette|redresse|Modèle mobiliste de Wegener.
Renaissance
Pendant plusieurs siècles, les sciences de la Terre ont été dominées par la théorie fixiste qui repose sur le constat de l'état solide de la quasi-totalité du globe terrestre et de la surface terrestre qui présente une géométrie immuable, stable.
Dès 1596, dans son ouvrage Thesaurus geographicus, le cartographe anversois Abraham Ortelius remarque la ressemblance du tracé des côtes américaines et africaines. Il émet l’hypothèse que ces continents ont autrefois été réunis et qu’ils ont été séparés à la suite d'inondations et de séismes. Francis Bacon souligne également cette complémentarité en 1620. Dans la Corruption du grand et petit Monde (1668), le père François Placet affirme que la séparation de l'Amérique du reste des continents s'est produite pendant le déluge universel. En 1756, le théologien allemand trouve la confirmation biblique de cette séparation en interprétant avec peu de vraisemblance un passage du livre de la Genèse..
Une première étape vers une vraie théorie de la dérive des continents est franchie en 1858 par le géographe Antonio Snider-Pellegrini dans son mémoire intitulé La Création et ses mystères dévoilés. Il propose une première ébauche d'explication de la complémentarité des côtes d'Europe et d'Amérique du Nord par la ressemblance des flores fossiles du Carbonifère dans ces deux continents. Pour Snider, un bloc primitif de roches en fusion aurait occupé une seule face de la Terre puis, refroidi, se serait rompu, créant l'Atlantique qui sépare les deux continents ; ceux-ci se seraient ensuite déplacés à la surface de la Terre. Cependant Snider, tenant de l'orthodoxie chrétienne, invoque encore la théorie du catastrophisme pour attribuer le phénomène du refroidissement au Déluge..
Les hommes de science, imprégnés de la théorie de l'uniformitarisme qui s'est imposée à la fin du , continuent à croire à la pérennité des mers et des continents. Pourtant, quelques tenants de la théorie mobiliste qui considère que d'importants mouvements horizontaux animent la Terre, se sont exprimés.
Jusqu'au début du , la mobilité verticale de la terre est admise (d'après l'observation des séismes, des volcans en formation) mais pas la mobilité horizontale.
La théorie fixiste reste cependant dominante et seuls les déplacements verticaux demeurent expliqués. Le géologue Léonce Élie de Beaumont développe l'hypothèse de « systèmes de soulèvement » pour expliquer l'orogenèse. À la fin du , Eduard Suess remplace l'hypothèse des « soulèvements » par celle des « affaissements » : adepte de la théorie de la contraction de la Terre., il propose que les montagnes résultent de plissements tandis que les océans proviennent de l'effondrement des ponts terrestres. Cependant, plusieurs contraintes (distribution bimodale des altitudesL’analyse statistique des reliefs devrait révéler une distribution des altitudes de type gaussien, ce qui correspondrait à la présence d’un seul type de croûte terrestre. Or les mesures révèlent une courbe bimodale (un mode à , altitude moyenne des continents, et un autre à , altitude moyenne des dorsales), ce qui suggère la présence de deux types de croûte terrestre, une croûte continentale légère, granitique, et une croûte océanique plus dense, basaltique., quasi constance de la gravité à la surface du globe) rendent ces modèles fixistes inopérants..
Le géologue Frank Bursley Taylor formule en 1908, dans une communication à la Société américaine de géologie, l'hypothèse de la dérive continentale, se fondant sur le fait qu'on retrouve des chaînes de montagnes sur les marges continentales opposées des côtes atlantiques, comme les Rocheuses en Amérique du Nord et les Andes en Amérique du Sud. Ces chaînes se seraient formées par un effet de proue causé par la dérive des continents.
Le , le météorologue allemand Alfred Wegener, sans connaître semble-t-il les travaux de Taylor, présente à la Société géologique de Francfort-sur-le-Main un exposé cohérent et argumenté de la théorie de la dérive des continents, avec plusieurs éléments de démonstration, ce qui explique que la paternité de cette théorie lui est attribuée.. Pour lui, un supercontinent, la Pangée (mot formé de deux noms grecs, pan, et gê, « Terre tout entière ») s'est disloqué au début de l'ère secondaire, entraînant l'ouverture de l'Atlantique Nord, la séparation de l'Antarctique, puis l'ouverture de l'Atlantique Sud. Depuis cette ère, les masses continentales issues de cette fragmentation dériveraient à la surface de la Terre, telles des radeaux. Wegener publie un ouvrage en 1915, Genèse des océans et des continents : théories des translations continentales, dans lequel il précise les nombreuses preuves sur lesquelles il s'appuie. Les travaux de Wegener ont assez peu de succès auprès de la communauté géologique et géophysique, pour diverses raisons : en premier lieu parce que les mécanismes que Wegener invoque comme moteurs de la dérive ne tiennent pas la route, en partie parce que pour chaque argument pris séparément une explication alternative peut être trouvée..
Expansion des fonds océaniques
vignette|Accrétion de matériau mantellique remontant à l'axe des dorsales océaniques.
Jean Goguel publie en 1942 son Introduction à l'étude mécanique des déformations de l'écorce terrestre ; en 1952, il publie son Traité de tectonique. L'hypothèse des « mouvements de convection » dans le manteau, émise par Arthur Holmes en 1945, propose un moteur plausible à ces déplacements de continents.
Le géologue américain Harry Hess s'appuie sur de nouvelles données scientifiques (cartes des fonds océaniques avec mise en évidence des rifts et fosses océaniques, flux de chaleur et cartes de l'âge du plancher océanique) pour élaborer en 1962 un nouveau modèle scientifique, l'expansion des fonds océaniques, appelée aussi hypothèse du double tapis roulant. Hess propose que la croûte océanique, créée au niveau des dorsales par des courants ascendants et enfouie au niveau des fosses océaniques par des courants descendants (phénomène de subduction), est continuellement recyclée alors que la croûte continentale, à cause de sa légèreté, est condamnée à dériver à la surface de la Terre.
L'hypothèse du double tapis roulant marque une véritable révolution des sciences de la Terre et recycle le concept primitif de dérive des continents de Wegener. Ce dernier faisait des blocs continentaux (formés de croûte continentale) le moteur de la dérive alors que selon Hess le moteur est l'expansion des planchers océaniques. Pour celui-ci, les continents sont incorporés dans la lithosphère comme des morceaux de bois dans la banquise et sont entraînés passivement au gré des ouvertures et fermetures des océans.
Mise en place de la théorie de la tectonique des plaques vignette|redresse|Carte des anomalies magnétiques du plancher océanique. Différentes observations permettent de vérifier l'hypothèse de l'expansion océanique.
En 1958 et 1961, les océanographes et Arthur D. Raff mettent en évidence des bandes d'anomalies magnétiques symétriques par rapport à l'axe des dorsales océaniques, corrélables avec les phénomènes d'inversion du champ magnétique terrestre... Le géophysicien Drummond Matthews et son étudiant Frederick Vine interprètent cette disposition surnommée « peau de zèbre » comme la confirmation de l'hypothèse d'Hess : l'accrétion de matériau mantellique au niveau des rifts et la dérive de la croûte océanique portée par le manteau sous-jacent qui agit comme un tapis roulant de part et d'autre du rift, sont à l'origine de cette disposition caractéristique..
Dès lors se met en place la théorie synthétique de la tectonique des plaques, qui donne une explication globale à l'expansion océanique et à la sismicité des zones des fosses océaniques en modélisant le mouvement relatif de plaques tectoniques sur la sphère terrestre. En 1965, le géophysicien Tuzo Wilson développe le concept de faille transformante, ce qui lui permet de découper la surface de la Terre en une mosaïque de plaques (qu'il nomme « plaques lithosphériques ») en mouvement les unes par rapport aux autres.. En 1967, Dan Peter McKenzie détaille le moteur de cette tectonique, la convection mantellique., et avec son collègue Parker contraint le modèle avec des problèmes géométrique relatifs aux mouvements sur sphère.. William Jason Morgan suggère en 1968 que la tectonique terrestre peut être modélisée par un nombre réduit de plaques tectoniques (six gros blocs rigides et douze plus petits).. La même année, le géodynamicien français Xavier Le Pichon propose un modèle composé de six plaques et montre leurs mouvements relatifs depuis 120 millions d'années.. Enfin, Jack Oliver et son étudiant Bryan Isacks parviennent à expliquer la sismicité sur tout le globe terrestre par le modèle de la tectonique des plaques., ce qui finit de convaincre la majorité des scientifiques à rejeter le paradigme fixiste et embrasser la toute nouvelle théorie..
Identification des principales plaques tectoniques vignette|redresse|Plaques tectoniques (surfaces conservées).
Lors de l'exposé de sa modèle quantitatif de la tectonique des plaques en 1968, Le Pichon distingue six plaques lithosphériques principalesLes six plaques tectoniques de Le Pichon, en 1968. : plaque africaine ; plaque nord-américaine (dont on distingue à présent la plaque caraïbe) ; plaque sud-américaine (dont on distingue à présent la plaque de Cocos et la plaque Juan de Fuca) ; plaque eurasiatique (dont on distingue à présent la plaque arabique et la plaque indo-australienne, à présent décomposée en plaque indienne et plaque australienne) ;