Activité sismique et tectonique des plaques

Les foyers des séismes sont toujours situés dans la lithosphère cassante. Leur localisation à la surface du globe est très inégale: les vastes zones asismiques (abscence de séismes) matérialisent les plaques lithosphériques; elles sont séparées entre elles par d'étroites bandes où est localisée la presque totalité de la sismicité mondiale. Les séismes sont presque toujours associés aux dorsales, aux fosses océaniques et aux chaînes de montagnes. Les foyers se répartissent à plus ou moins grande profondeur:

• les séismes superficiels (jusqu'à 70 km de profondeur) se situent sur l'axe des dorsales et sous les chaînes de montagnes,
• les séismes intermédiaires entre 70 et 300 km de profondeur,
• et les séismes profonds jusqu'à 700 km au niveau des fosses océaniques. Ils se situent sur un plan incliné, plan de Wadati-Benioff, indiquant la présence d'une zone de subduction où une plaque lithosphérique plonge dans le manteau.

On localise ainsi une vingtaine de plaques lithosphériques, les plus grandes étant l'Afrique, l'Amérique du Nord, l'Amérique du Sud, l'Antarctique, l'Australie, l'Eurasie et la Pacifique.

L'étude des mécanismes au foyer permet de connaître le type de mouvement à l'origine du séisme et par suite de déterminer les mouvements relatifs des plaques. On répertorie le premier mouvement, compression ou dilatation, observé sur toutes les stations sismologiques sur une sphère entourant le foyer; la projection de cette sphère en surface délimite des zones de compression et des zones de dilatation, séparées entre elles par le plan de faille et le plan auxiliaire, perpendiculaire au précédent. Sur un sismogramme, si le premier pic est vers le haut (resp. vers le bas), le premier mouvement observé est un mouvement en compression (resp. en dilatation). On associe alors à chaque type de faille, un mécanisme au foyer:

• les failles normales résultent d'un mouvement d'étirement entre les deux blocs; elles se situent dans un contexte de divergence (cf. fig. 4).

  Figure 4: Schéma d'une faille normale et mécanisme au foyer associé

  

• les failles inverses résultent d'un mouvement de compression entre les deux blocs; on les trouve dans des contextes de convergence (cf. fig. 5).

  Figure 5: Schéma d'une faille inverse et mécanisme au foyer associé

  

• les failles en décrochement résultent d'un coulissage des deux blocs l'un par rapport à l'autre; le mouvement est horizontal. Le décrochement est dextre (resp. senestre) si pour un observateur placé sur un des deux blocs, le mouvement relatif de l'autre bloc est vers la droite (resp. vers la gauche) (cf. fig. 6).

  Figure 6: Schéma d'une faille decrochante et mécanisme au foyer associé

  

Ces mécanismes au foyer permettent de déterminer trois comportements différents aux frontières entre plaques: une frontière divergente, au niveau des dorsales océaniques où se crée la lithosphère océanique par fusion du manteau; une frontière convergente au niveau des zones de subduction, où la lithosphère océanique réintègre le manteau, mais aussi lors de la collision entre deux plaques continentales; une frontière coulissante, sans production, ni destruction de matériel, au niveau des failles transformantes. Les mouvements relatifs de ces plaques sont de l'ordre de quelques centimètres par an et sont l'expression en surface des mouvements qui se produisent à l'intérieur de la Terre. Notre planète est une machine thermique qui évacue sa chaleur interne (chaleur primitive et chaleur produite par la désintégration d'éléments radioactifs) par convection thermique au sein du manteau; c'est le moteur de la tectonique des plaques.

La répartition géographique de l'activité volcanique n'est pas non plus aléatoire: à l'exception du volcanisme de type points chauds, tous les volcans sont situés au niveau des dorsales océaniques, et à l'arrière des fosses océaniques.