Un puzzle très irrégulier

La lithosphère, la couche extérieure de la Terre, ressemble à un puzzle complexe. Au total, 52 plaques plus ou moins grandes forment l'enveloppe de la Terre et fa?onnent ainsi son aspect. Ce qui est remarquable dans ce puzzle, c'est que les différentes pièces sont de tailles très différentes. Les sept plus grandes plaques couvrent ensemble 94 pour cent de la surface de la Terre, tandis que les 45 autres plaques plus petites n'en couvrent que six pour cent. En y regardant de plus près, on constate que la répartition des tailles des petites plaques suit d'autres règles que celle des grandes plaques : Alors que les petites plaques ont des tailles très différentes, les grandes plaques ont des tailles similaires.

Un modèle cohérent pour la première fois

Ces dernières années, les scientifiques de la Terre ont proposé différentes explications pour expliquer cette étrange répartition. Une équipe de chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Université de Lyon présente désormais une nouvelle approche. Dans l'édition actuelle de la revue "Nature", les chercheurs peuvent expliquer de manière élégante la répartition de la taille des plaques terrestres gr?ce à un modèle numérique. "Ce modèle montre pour la première fois de manière intrinsèquement cohérente pourquoi il n'y a que sept grandes plaques et autant de petites", explique Paul Tackley, professeur de dynamique des fluides géophysiques à l'Institut de géophysique de l'ETH Zurich.

Le nouveau modèle tient compte à la fois des courants de convection dans le manteau terrestre, qui alimentent les mouvements des plaques terrestres, et du comportement des plaques le long de leurs frontières. Les zones dites de subduction sont particulièrement importantes. Dans ces zones, deux plaques entrent en collision l'une avec l'autre, l'une étant poussée sous l'autre et s'enfon?ant profondément dans le manteau terrestre.

Là où les zones de subduction sont arrondies, les plaques sont soumises à une plus grande contrainte mécanique. Si celle-ci dépasse une certaine mesure, la plaque se brise à cet endroit - une nouvelle plaque plus petite se forme. "Cela explique pourquoi les petites plaques se trouvent souvent le long des zones de subduction et non le long des dorsales médio-océaniques, où les plaques dérivent", explique Tackley.

Deux facteurs

La distribution de la taille des plaques s'explique donc par l'interaction complexe de deux facteurs : les mouvements dans le manteau terrestre et le comportement mécanique de la lithosphère. Si les chercheurs ont calculé la distribution des tailles des plaques avec une valeur moyenne correspondant à peu près à la résistance réelle de la lithosphère, il en résulte une distribution statistique qui correspond très bien aux valeurs observées. En revanche, si les géophysiciens supposent une résistance plus faible, la répartition des tailles change de manière significative : il y a moins de grandes plaques, mais beaucoup plus de petites. L'inverse est vrai si l'on augmente la résistance : les grandes plaques deviennent encore plus grandes et il y a moins de petites plaques. Cela signifie donc que si la lithosphère de la Terre présentait une résistance différente de celle qu'elle a en réalité, la surface de la Terre aurait un tout autre aspect.