Mise en évidence d'une mobilité des plaques lithosphériques

L'étude de la variation de la vitesse des ondes sismiques en profondeur a permis de distinguer deux enveloppes — ou couches — terrestres : la lithosphère, découpée en plaques, qui repose sur l'asthénosphère, moins rigide. Ces deux couches sont séparées par la discontinuité LVZ.

La répartition des séismes et des volcans dans des bandes étroites permet de délimiter à la surface de notre planète une douzaine de plaques lithosphériques, rigides et mobiles les unes par rapport aux autres (documents 1 et 2).

Doc. 1 : Carte de la répartition mondiale des séismes et des volcans (ils se superposent)

Doc. 2 : Les mouvements des plaques tectoniques

Afin de mettre en évidence les mouvements horizontaux des plaques lithosphériques, quatre approches peuvent être utilisées. Elles permettent de calculer la vitesse de déplacement des plaques lithosphériques à la surface de la Terre et de déterminer leur sens de déplacement.

L’étude de la répartition des volcans à la surface de la Terre révèle que ces derniers sont en majorité alignés dans des zones étroites qui entourent les plaques lithosphériques. Toutefois, certains volcans sont localisés au centre des plaques lithosphériques formant des chaînes de volcans alignés, comme celle de Hawaï (document 4).

Grâce à l’étude de la position actuelle des volcans, il est possible de déterminer l’orientation ainsi que la vitesse du déplacement de la plaque. En effet, chaque volcan de la chaîne s’est formé au niveau d’un même point chaud, siège d’une remontée de magma provenant de la limite manteau-noyau.

Lors du déplacement de la plaque, le volcan s’éloigne du point chaud et un nouveau volcan peut alors se former. Il est possible de dater le basalte de chaque volcan. En utilisant cette donnée et la position du volcan par rapport au point chaud actif, on peut alors calculer la vitesse de déplacement de la plaque lithosphérique et déterminer son sens de déplacement.

Le système GPS (Global Positioning System) est un système permettant la géolocalisation d’un point à la surface de la planète (document 5). Il nécessite l’utilisation de 3 satellites.
Chaque satellite émet des ondes électromagnétiques dont on connaît la vitesse de déplacement. Ces ondes sont émises selon une sphère qui entoure le satellite. Le point à géolocaliser est équipé d’un récepteur qui capte les ondes émises par les satellites.

Le récepteur au sol mesure le temps de parcours de l’onde électromagnétique émise par le satellite. L’utilisation de 3 satellites permet un calcul très précis de la position du récepteur à la surface de la Terre (au millimètre près).

L’utilisation du système GPS permet aujourd'hui de suivre en temps réel le sens de déplacement des plaques lithosphériques et de calculer leur vitesse. Un grand nombre de stations géodésiques sont réparties à la surface de la Terre. Pour chaque station, le système GPS permet de définir un vecteur de déplacement qui indique l’orientation du déplacement et est proportionnel à la vitesse de déplacement.