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La Terre, berceau de l'Humanité Structure tectonique (III) Le paysage terrestre s'est profondément modifié depuis 700 millions d'années. Malgré ses apparences très solides, l'écorce terrestre est très souple et ressemble à un radeau à la dérive sur une mer de magma. Depuis l'ère primaire en effet, nous avons la certitude que les continents se sont morcelés à partir d'un bloc unique, la Pangée, et ont dérivé sur le magma sous-jacent. Ce phénomène est provoqué par des courants de convection qui établissent une circulation lente mais continue entre le noyau et la lithosphère (écorce terrestre). Les théories de la dérive des continents et de la tectonique des plaques que nous devons au météorologiste Alfred Wegener prédisent ainsi que les continents dérivent continuellement à raison d’1 à 5 mètres par siècle, l'Amérique s'écartant de l'Ancien continent, l'Afrique se rapprochant de l'Europe, l'Inde pénétrant sous l'Asie par subduction. L'écorce terrestre étant malgré tout relativement solide, c'est du granite en sandwich entre une couche sédimentaire et de basalte, les plaques tectoniques glissent rarement les unes sur les autres sans provoquer d'effets .
Les plaques lithosphériques, dites tectoniques, peuvent se déplacer de plusieurs manières différentes. Ces mouvements sont continus mais peuvent être irréguliers en fonction du degré de friction entre plaques. - Aux frontières divergentes, les plaques s'écartent les unes des autres à raison de quelques centimètres par an en moyenne. Au milieu, la montée de magma depuis l'asthénosphère produit une nouvelle écorce. C'est ce qui se produit au fond de l'océan Atlantique (la "dorsale océanique"), dans le Rift africain ou au fond de la mer Rouge. - Aux frontières convergentes, les plaques entrent en collision, l'une des deux glissant en-dessous de l'autre par subduction. C'est le cas dans la plupart des fosses océaniques (fosses des Mariannes, de Tonga, des Aléoutiennes, etc). Aux intersections, donc près de la fosse, sous la pression du magma apparaissent des arcs insulaires volcaniques. C'est ce qu'on observe près de la fosse de Puerto Rico qui a donné naissance à l'arc des Antilles. - Aux frontières transformantes, les plaques glissent l'une contre l'autre, provoquent la rupture de la croûte terrestre et forment des zones de fractures. Citons les célèbres failles de San Andreas, la dépression des Affar, la fracture de Lungun en Chine, etc. Des lacs peuvent également se former dans les zones de cisaillement. De manière générale, tous ces déplacements sont accompagnés de séismes, de phénomènes volcaniques, de l'érection d'une chaîne de montagnes (Himalaya) ou d'une île. Quand ils se produisent au fond des océans, ils peuvent être accompagnés de raz de marées ponctuels et de tsunami à l’endroit du déplacement de la croûte terrestre (voir plus bas). A lire : La Baie de San Francisco pourrait trembler en 2008 (sur le blog) Les derniers séismes : Observatoire Royal de Belgique - USGS
Les ondes séismiques se propagent à une vitesse d'environ 16000 km/h. Une zone de subduction pouvant mesurer plus de 1000 km de longueur, l'onde séismique ne va donc pas se propager instantanément d'une extrémité à l'autre de la faille et affecter simultanément toutes les villes situées à proximité. C'est la raison pour laquelle le long des grandes failles, un tremblement de terre peut durer plusieurs minutes et de ce fait occasionner des dégâts très importants qui ne seraient pas survenus si le séisme avait duré quelques dizaines de secondes seulement. En effet, là où un vieux bâtiment constitué de briques maintenues par du mortier peut résister à un tremblement de terre durant 20 secondes, si la secousse dure une minute les briques vont finir par glisser les unes sur les autres, les murs vont s'effondrer et les plafonds vont s'écrouler. Si un building construit aux normes anti-séismiques peut vaciller de 3 m autour de son axe vertical, s'il subit des secousses durant plusieurs minutes, les vitres finiront par éclater, les soudures vont céder, la résistance des matériaux va s'affaiblir et le bâtiment risque de s'écrouler. En moyenne, la Terre subit un séisme de magnitude 6 sur l'échelle ouverte de Richter tous les 3 jours. Les ondes séismiques sont de trois types et provoquent trois effets très différents : - Les ondes de compression se déplacent dans le plan vertical et provoquent un soulèvement de l'écorce terrestre - Les ondes de cisaillement se déplacent dans le plan horizontal et provoquent un déplacement horizontal de l'écorce terrestre - Les ondes de surface font onduler la surface de la terre à grande échelle Dans les trois cas, l'amplitude dépasse rarement quelques mètres mais les secousses pouvant se répéter, les zones touchées peuvent se déplacer de plusieurs dizaines de mètres, coupant les voies publiques, déroutant les cours d'eau et provoquant des éboulement, des affaissements et autres glissements de terrain souvent meurtriers. Le déplacement des plaques tectoniques peut produire des effets catastrophiques en quelques minutes. En effet, normalement les plaques se chevauchent lentement, à raison d'environ 5 cm par an et l'effet est pratiquement insensible. Mais si la friction à la jonction entre deux plaques est très importante, si les plaques ne glissent pas en douceur l'une sur l'autre par exemple, au bout de quelques dizaines ou centaines d'années, l'énergie accumulée sera tellement importante que l'une des deux plaques va céder brutalement en provoquant ce qu'on appelle un "mégaséisme". Ainsi le 26 décembre 2004 à 7h58 locale, la plaque Indienne se déplaça en une seule fois de 15 mètres et glissa par subduction sous la plaque Birmane, qu'elle souleva d'un à deux mètres ! En analysant les secousses secondaires qui sont apparues jusqu'aux îles Andaman situées plus au nord, on estime qu'environ 1200 km de la plaque Indienne ont ainsi glissé le long de la plaque Birmane, provoquant localement un déplacement horizontal de certaines villes d'environ 20 mètres ! L'événement provoqua un mégaséisme de magnitude 8 qui alerta le bureau de surveillance de la NOAA situé à Hawaii dans le Pacifique. Mais ne surveillant pas la zone indienne, l'observation n'a pas vraiment retenu l'attention des responsables. Un peu plus tard le séisme atteignit la magnitude 9.0 sur l'échelle de Richter (cette dernière plafonne à 9.3 à ce jour). L'épicentre était localisé au large de l'île de Sumatra en Indonésie. Quand les scientifiques se rendiront compte de l'ampleur du séisme et diffusèrent une alerte possible au tsunami, la grande vague avait déjà déferlé sur l'Indonésie depuis 1 heure et allait bientôt toucher Phuket et Khaolah en Thaïlande. On n'avait plus connu un tel séisme depuis 40 ans ! L'énergie libérée fut équivalente à 450 MT de TNT, soit près de 35000 fois l'énergie de la bombe d'Hiroshima ! Ce phénomène s'étant produit côté océan Indien, il fut accompagné par l'un des tsunamis les plus destructeurs des 100 dernières années. L'onde traversa l'océan à 800 km/h pour aller s'écraser à 2000 km de là sur la Thaïlande, le Sri Lanka, l'Inde et les îles avoisinantes (Maldives, Seychelles, etc). Plusieurs heures plus tard, le tsunami agita encore les vagues sur les côtes Ethiopiennes et Somaliennes, à 4500 km de distance de l'épicentre ! Le tsunami du 26 décembre 2004 Arrêtons-nous un instant sur cet événement majeur pour décrire exactement ce qui s'est produit. Chacun doit en effet bien comprendre ce qui se passe au cours d'un tsunami pour pouvoir y échapper si un jour vous deviez par malchance être confronté à un tel phénomène.
Ce 26 décembre 2004 au matin sur les côtes d'Indonésie et de Thailande, tout d'un coup la mer s'est retirée au large pendant trois minutes. Cette marée basse avait une ampleur inhabituelle et s'éloigna plusieurs centaines de mètres plus loin que d'habitude. Bien que le phénomène était en soi extraordinaire, il ne suscita aucune réaction des habitants. Ils trouvèrent cela étrange mais ne firent pas la relation avec la formation d'un tsunami loin au large, dans les profondeurs de l'océan. Trois minutes plus tard la ligne d'horizon commença à blanchir sur toute sa longueur, signe de l'arrivée du tsunami. La plupart des habitants se trouvant sur les plages voyaient bien qu'il s'agissait d'un phénomène inhabituel mais pratiquement personne ne bougea et n'imagina qu'il s'agissait d'un tsunami, n'en ayant pas encore fait l'expérience et n'ayant pas été informé de son arrivée. La vague se trouvant encore à quelques kilomètres de distance, les témoins ne comprirent pas de quoi il s'agissait et restèrent sur place à observer le phénomène, certains enfants et leurs parents continuant même à jouer dans l'eau, n'imaginant même pas qu'il pouvait s'agir d'une immense vague qui fonçait droit sur eux à plus de 50 km/h ! Quelques habitants toutefois et certains étrangers prirent conscience qu'il s'agissait d'un tsumani et crièrent aux personne restées sur la plage de s'en aller. Le calcul était en effet vite fait : si un tsunami se déplace à 800 km/h, au large des côtes il parcourt 222 mètres par seconde, plus de 13 km en une minute ! Lorsqu'il déferle sur une plage sa vitesse varie encore entre 50 et 100 km/h (~28 m/s) et sa hauteur peut atteindre plusieurs dizaines de mètres avec toute l'énergie que peut avoir de l'eau en mouvement. Si vous le voyez, vous n'avez plus le temps de fuir, vous devez immédiatement vous réfugier dans un building (en béton) et si possible à plus de 10 mètres de hauteur. A consulter : Pacific Tsunami Warning Center - Tsunami Research Program
C'est au bout de quelques minutes, lorsque cette ligne blanchâtre qui barrait l'horizon fut à quelques centaines de mètres de la plage et bien identifiable, qu'elle apparut dans toute son horreur : il s'agissait d'une vague tumultueuse de 3 à 10 m de hauteur qui se dirigeait avec fracas droit sur eux ! L'onde formait d'immenses rouleaux enveloppés d'embruns blanchâtres qui s'écrasaient à la surface de l'eau dans un bruit assourdissant, balayant toutes les embarcations sur son passage. Il était trop tard pour y échapper ! Les habitants s'enfouirent à travers les rues tandis que d'autres montèrent au premier étage des hôtels et sur les balcons pour échapper aux flots. Les touristes restés sur la plage ou qui avaient encore les pieds dans l'eau furent engloutis et emportés par la vague qui envahit brutalement les plages comme un bulldozer. Un raz de marée boueux déferla dans les rues étroites et dans les champs, l'eau monta jusqu'au deuxième étage des habitations, détruisant et emportant tout les débris jusqu'à 20 km à l'intérieur des terres. On entendit le bruit des objets se briser ou s'entrechoquer, des bâtiments s'écrouler et les cris et les appels à l'aide des victimes emportées par les flots; un spectacle dantesque... Après avoir noyé tout le littoral sous plusieurs mètres d'eau et de détritus, la mer recula ensuite durant quelques minutes mais c'était pour mieux revenir une seconde fois (la deuxième crête de l'onde) et détruire ce qui avait résisté à la première vague; le cauchemar recommencait. Les témoins qui se sont retrouvés dans l'eau à l'intérieur des bâtiments ont rapporté qu'ils furent "secoués comme dans une machine à laver, jetés contre les murs, projetés contre des pièces en métal ou en bois". Sous la force de l'eau, la plupart des personnes furent entraînées par la marée et des familles entières ont été dispersées et décimées. La plupart des victimes sont mortes noyées et celles qui survécurent se retrouvèrent avec des blessures profondes sur tout le corps et des fractures ouvertes. Images et vidéos du tsunami du 6 déc 2004 : Wave of destruction - Tsunami pictures
Selon l'US Geological Survey, en quelques dizaines de minutes 283100 personnes périrent dans cette catastrophe dont environ 10000 touristes qui espéraient passer de bonnes vacances sous le soleil des Tropiques. Il y eut 14100 disparus et plus d'un million de personnes se retrouvèrent instantanément sans abri. Des bâteaux de pêche ont été retrouvés jusqu'à 3 km à l'intérieur des terres ou se sont amoncelés comme des fétus de paille près des ruines ! Un an après les événements, l'odeur qui régnait encore à certains endroits toujours en ruine nous rappellait que tous les corps n'avaient pas été extraits des décombres et ne furent pas encore identifiés. La reconstruction va durer des années. Plus surprenant, le séisme de Sumatra modifial'inclinaison de l'axe instantané de rotation de la Terre d'environ 2.5 cm à la surface des pôles qui se déplaça dans la direction 145° E (dans les variations annuelles qui peuvent atteindre 20 cm). Le séisme modifia également la forme de la Terre. Sa forme d'oblate a diminué d'une partie dans 10 milliards; elle est un peu plus ronde qu'auparavant. La durée de rotation de la Terre a également augmenté de 2.68 microsecondes par an. Cet effet est en relation avec son changement de forme. Ces faibles valeurs demeurent dans les fluctuations normales et ne devraient entraîner aucune conséquence climatique. Volcans gris et points chauds Les volcans "gris" tel le célèbre Pinatubo d'Indonésie sont également situés sur des zones de subduction et sont donc en permanence agités par l'activité tectonique, libérant régulièrement du gaz et d'immenses nuages de cendres, parfois accompagnés de flôts de lahars (cendres mêlées d'eau et de boue) plus solides que du béton. Une autre manifestation de l’activité interne du globe terrestre sont les “points chauds”, des endroits ponctuels de l’écorce terrestre ou émergent des conduits de magma provenant directement du manteau, tel est le cas du volcan du Piton de la Fournaise. Fixes durant des dizaines millions d’années sous les plaques tectoniques, les volcans de points chauds donnent l’impression de progresser au fil des éons; le point chaud de l’île d’Hawaii par exemple s’est trouvé près des îles Aléoutiennes voici quelques dizaines de millions d’années, celui de l’île de la Réunion émergea en son temps sous l’Inde en laissant derrière lui les célèbres trappes du Deccan sur lesquelles nous reviendrons à propos de l'extinction des espèces. Logiciels à télécharger : Seismic/Eruption et Seismic Waves - GEOWARN
Aujourd'hui le célèbre volcan de l'île de Mauna Kea constitue le plus grand volcan terrestre : de sa base au sommet il mesure 10 km de hauteur, plus que l'Everest. Mais il demeure 2.5 fois plus petit que Mons Olympus, le célèbre volcan éteint qui se trouve sur Mars. On compte aujourd'hui environ 1500 volcans actifs sur la Terre y compris les volcans d'Auvergne, d'Islande, le Stromboli ou le Vésuve car pour un volcanologue le terme "aujourd'hui" ne représente pas l'instant présent mais une période de temps d'environ 10000 ans. Ceci dit, on dénombre entre 50 et 60 éruptions volcaniques chaque année à travers le monde, généralement dans le Sud-Est Asiatique (en Indonésie) ou à Hawaii.
Suite aux mouvements des plaques tectoniques, toute l'écorce terrestre a été plissée au fil des millénaires, retournée et mêlée aux matériaux primitifs de la Terre, si bien qu'aujourd'hui l'écorce est une mosaïque de plaques tectoniques variées, dont l'étude scientifique (pétrologie ou lithologie) est complexe. Ces plaques tectoniques mixtes contiennent des roches sédimentaires (exogènes), magmatiques (endogènes) et métamorphiques. L'ensemble de ces roches est complété par des débris organiques (biogènes) très fertiles, nécessaires au métabolisme des êtres vivants : squelettes, coquillages et leurs résidus de transformation (charbon, calcaire, etc). Notre sous-sol est également enrichi en fer et nickel par la chute des météorites. Toutes ces roches sont très convoitées par les industries. Il va sans dire que l'extraction de ces ressources n'est pas toujours aisée et que le prix des matières premières fluctue en conséquence. Un jour toutefois, tous ces minerais seront extraits des astéroïdes. Prochain chapitre
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