Les renversements magnétiques et la dérive des continents

Les continents et les océans

Si vous classifiez les élèvations de toutes les parties du globe (y compris celles couvertes par les océans), un fait intéressant vous apparaîtrait : ces élèvations ne sont pas distribuées de manière constante ou douce mais plutôt tendent à s'agglomérer en un ou deux lieux.

La plupart des terres émergées se trouvent légèrement au-dessus du niveau de la mer, alors que le plancher océanique se trouve à 3kms de profondeur. Le plancher océanique à 1km de profondeur se retrouve moins fréquemment. Un atlas vous montrera que, par exemple, les profondeurs océaniques autour du continent nord-américain descendent lentement, et puis ensuite plongent très bas et restent à cette profondeur.

Qu'est-ce-que cela veut bien dire? Cela signifie que la surface de la Terre n'est pas un terrain d'un seul tenant, variant doucement, dont une partie serait émergée, mais plutôt, que ses régions sont de deux types bien distincts l'un de l'autre. Les océans sont généralement profonds tandis que les continents sont de gros morceaux séparés, suffisamment épais que pour émerger (sur leurs bords, ils sont couverts par des eaux peu profondes)..

Alfred Wegener

La dérive des continents

Alfred Wegener, explorateur et géophysicien allemand qui vécut dans les années 1900, fut frappé par la ressemblance entre les continents et les banquises dans l'océan arctique, résultant de la fonte des glaces. Tout comme les banquises qui se sont rompues, se correspondent, les découpes côtières de certains continents se correspondent aussi, p.ex. l'Afrique et l'Amérique du Sud. Peut-être ces deux masses continentales étaient-elles acollées ensemble dans le passé?

Wegener trouva d'autres correspondances, p.ex. entre les formations rocheuses le long de ces découpes, et proposa, en 1918, sa théorie de la "dérive des continents" (càd que les continents, comme les banquises, dérivaient d'un endroit à l'autre). Il considérait que les continents flottaient sur des couches plus épaisses, qui au cours de millions d'années, s'écartaient à la manière d'un fluide très visqueux ou épais, rendant ainsi la dérive concevable. La source d'énergie pour accomplir ce mouvement était supposée être la chaleur interne de la Terre.

Son idée rencontra d'énormes résistances de la part de la communauté des géophysiciens. Le britannique, Sir Harold Jeffreys, notamment, souligna que les couches les plus profondes n'étaient pas assez fluides et qu'elles résisteraient à un tel mouvement. Après la mort de Wegener, lors d'une expédition arctique en 1930, une petite poignée de supporters continuèrent à promouvoir ses idées. Plus de preuves étaient nécessaires et elles vinrent avec le magnétisme terrestre.

Les renversements magnétiques

Après que la lave en fusion émerge d'un volcan, elle se solidifie sous forme de roche. La plupart du temps, il s'agit d'une roche noire que l'on appelle basalte, qui est légèrement magnétique, comme le fer venant de la fusion (dont Gilbert avait déjà noté le processus). La magnétisation de cette roche se trouve être dans la direction de la force magnétique locale au moment du refroidissement.

Des instruments mesurent cette magnétisation du basalte. C'est ainsi que, si un volcan a produit beaucoup d'écoulements de lave pendant une période ancienne, les scientifiques peuvent analyser les magnétisations des différents écoulements et de là déduire la variation locale de la direction du champ magnétique terrestre dans le passé. De façon surprenante, cette procédure nous montre qu' à un certain moment dans le passé de la Terre, la magnétisation était dans la direction opposée à celle d'aujourd'hui.
Différentes explications furent proposées, finallement celle qui fut retenue était que, dans le passé lointain, la polarité de la terre avait parfois été inversée.

Veuillez noter: Ce site reçoit régulièrement des questions sur les renversements. Cliquez ici pour reçevoir quatre de ces questions et leurs réponses : four of those questions.

La magnétisation du plancher océanique

dorsale médio-atlantique

Dans le courant des années 1950, les magnétomètres électroniques furent développés. Contrairement aux anciens instruments, basés sur l'aiguille de la boussole, les nouveaux instruments pouvaient être remorqués par avion ou bateau. Les compagnies pétrolières les utilisèrent à bord d'avions chargés de cartographier le magnétisme faible des roches pour localiser les gisements pétroliers. En ce qui concernent les terres émergées, les modèles de ce magnétisme semblaient confus, sans aucun ordre significatif.

L'étendue de ces mesures aux océans, vers 1960, révèla une différence surprenante. Sur le plancher océanique, la magnétisation était ordonnée, arrangée en longues bandes. Les bandes sur le plancher de l'océan atlantique, en particulier, semblaient toutes parallèles à la "dorsale médio-atlantique". Il s'agit d'une crête volcanique courant plus ou moins du nord au sud (avec quelques zig-zags) à mi-chemin entre Europe-Afrique et Amérique. Cette crête est marquée par des points centraux de tremblements de terre et par des îles volcaniques, ces lieux furent récemment explorés par des sous-marins de recherche scientifique, qui ont pû observer des effusions de lave sortant de son sommet.

la magnétisation du plancher océanique (USGS figure)

Non seulement les bandes étaient alignées le long de la dorsale centrale, mais aussi leurs structures et leurs distributions semblaient symétriques des deux côtés de cette dorsale , disons que si une paire de bandes étroites s'observait à une distance précise à l'est de la dorsale, la réplique de cette paire s'observait également à l'ouest à cette même distance..

L'expansion du plancher océanique

Cet étonnant point de vue fut expliqué en 1962 par Lawrence Morley (dont l' article fut rejeté par les journaux scientifiques de l'époque parce que trop hardi) et par Drummond Matthews et Fred Vine. Ils proposaient, tous les trois, que le plancher océanique était en mouvement constant, s'écartant de la dorsale centrale de 2,5cm par an.

Comme les "plaques" de chaque côté s'écartent, la lave émerge du centre, se solidifie et "mémorise" le champ magnétique qui prévaut à cet instant. Le basalte nouvellement formé colle aux plaques et suit ainsi le mouvement des plaques (une partie vers l'Europe et l'Afrique, une autre partie vers l'Amérique) .
Tous les 500.000 ans, en moyenne, la polarité magnétique de la Terre s'inverse, ainsi que la magnétisation du plancher océanique. Chaque bande représente donc une époque d'une polarité magnétique ou l'autre, et la symétrie est de plus justifiée. Le plancher océanique ressemble à un enregistreur géant, composé de deux bandes d'enregistrement émergeant de la dorsale centrale, et mémorisant le magnétisme terrestre au moment où elles émergent et s'écartent dans les directions opposées. Des bandes magnétiques semblables furent aussi observées dans tous les autres océans.

Expansion du plancher océanique (USGS figure)

Si le plancher océanique se déplaçait, les continents attenants subiraient ce déplacement, comme Wegener l'avait envisagé. Or, la grande différence semble maintenant être que plutôt que d'évoluer à travers un demi-fluide sur lequel ils flotteraient, les continents chevaucheraient en fait des "tapis roulants" dans ce fluide. Ce sont les "plaques" qui émergent à mi-océan et s'effondrent (au moins dans certains cas) dans de profondes fosses océaniques, come celles du Japon ou de la Mer des Caraïbes.

La science qui étudie la croûte terrestre s'appelle la "tectonique", le processus décrit ici est l'essence même de ce que l'on appelle la "tectonique des plaques", par le fait que la croûte terrestre est constituée de plaques distinctes qui sont en continuel réarrangement, transportant parfois avec elles des continents ou des parties de continents. Le mouvement dans sa globalité est en effet conduit par la chaleur interne de la Terre.

La plaque pacifique qui borde la Californie, par exemple, est en rotation lente, tout en se déplaçant vers le nord. La presqu'île de Californie est attachée à cette plaque, cette bande se déplace aussi vers le nord, mais la grosse masse continentale ne se déplace pas. La jonction entre les deux plaques, où l'une glisse par rapport à l'autre, suit en partie la fameuse faille de San Andreas : San Andreas fault.

Prochain arrêt: La magnétosphère

D'autres lectures:

En 1996, le Geological Survey (USGS) américain publia un livre: "This Dynamic Earth" de W. Jacquelyne Kious et Robert I Tilling. Ce livre est entièrement sur le site en cliquant ici. Il raconte, de façon claire et avec les illustrations, l'histoire de la tectonique des plaques bien mieux que dans ce site, notamment en cliquant ici.

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Auteur : David P. Stern, earthmag("at" symbol)phy6.org

La traduction française a été réalisée à l'initiative de Joseph Lemaire (joseph.lemaire("at"symbol)oma.be), de l'Institut d'Aéronomie Spatiale Belge (IASB), et grâce aux collaborations de Pascale Cambier (pascale.cambier("at"symbol)oma.be) du BUSOC (pour la traduction et la dactylographie) et de Hervé Lamy (herve.lamy("at"symbol)oma.be) de l'IASB (pour la relecture et les corrections).

Dernière modification : 20 décembre 2002

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