Une Terre en mouvement, mesurée au millimètre
Frontières de plaques par type (dents côté plaque chevauchante sur les subductions), mouvement actuel des plaques mesuré par GNSS et séismes de magnitude 6 et plus depuis 1976.
- Subduction
- Dorsales et rifts
- Failles transformantes
- Collisions continentales
- Mouvement des plaques
- Séismes Mw ≥ 6
Particules : mouvement actuel des plaques (pôles d’Euler calculés sur les stations GNSS, PB2002 pour les plaques sans station), très exagéré : un cycle de l’animation représente environ 10 millions d’années au rythme actuel. Points : séismes Mw ≥ 6 du catalogue Global CMT, orange superficiels (< 70 km), rose intermédiaires, violet profonds (> 300 km).
Trois jeux de données indépendants sont croisés. Le modèle de plaques PB2002 (Bird, 2003) découpe la surface en 52 plaques et classe ses 5 819 segments de frontière : subduction, dorsale, faille transformante, rift, collision. Les vitesses GNSS du Nevada Geodetic Laboratory donnent le déplacement actuel de 19 993 stations : 1 946 d’entre elles, loin des frontières, servent à calculer la rotation de 14 plaques (pôles d’Euler), dont 10 sont rigides à mieux que 1,5 mm/an. Le catalogue Global CMT fournit 71 453 mécanismes au foyer (1976 → 2026-10-28), qui disent comment la roche a cassé : en extension, en coulissement ou en compression.
Résultat principal : les plaques bougent aujourd’hui comme elles l’ont fait en moyenne sur les trois derniers millions d’années. Pour les plaques rigides, l’axe de rotation mesuré par GNSS ne s’écarte que de 1,3° (médiane) de celui du modèle géologique, et la vitesse de rotation de 2 % en médiane.
Trois façons pour deux plaques de se toucher
- 94 805 km de frontières
- 3,26 km²/an de plancher créé
- vitesse relative moyenne 46 mm/an (jusqu’à 202)
- 60 % des séismes en faille normale (extension)
- 73 918 km de frontières
- vitesse relative moyenne 40 mm/an (jusqu’à 263)
- 67 % des séismes en décrochement
- San Andreas : 48 mm/an de coulissement dextre (GNSS)
- 51 309 km de subductions, 40 450 km d’autres frontières convergentes
- 3,29 km²/an consommés
- 68 % des séismes en faille inverse (compression)
- 68 % du moment sismique superficiel ; 96 % des séismes profonds
Schémas sans échelle ; chiffres calculés sur les données de la page. Les régimes sont ceux des séismes superficiels (≤ 70 km) situés à moins de 100 km d’un segment du type indiqué (dorsales océaniques, failles transformantes océaniques, subductions).
Rotation des plaques mesurée par GNSS
GNSS station velocities, MIDAS, IGS20 frame (Nevada Geodetic Laboratory) · Free use with citation of Blewitt et al. (2016, 2018) · 28/10/2026Chaque plaque rigide tourne autour d’un axe passant par le centre de la Terre : son pôle d’Euler. On l’ajuste sur les vitesses des stations situées au cœur de la plaque (1 946 stations, repère IGS20, fichier à la date 2 026,75). La dernière colonne compare la rotation obtenue, relative à la plaque Pacifique, à celle du modèle géologique PB2002 (anomalies magnétiques des fonds océaniques, failles transformantes et mécanismes au foyer, moyenne sur environ 3 millions d’années) : angle entre les deux axes et écart de vitesse.
| Plaque | Surface (10⁶ km²) | Vitesse moyenne (mm/an) | Pôle GNSS (lat., long.) | Rotation (°/Ma) | Stations | Résidu (mm/an) | Écart à la géologie | Ajustement |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pacifique PA | 104,5 | 68 | -62,6° ± 0,1, 109,9° ± 0,3 | 0,6815 ± 0,0008 | 26/30 | 0,38 | — | rigide |
| Afrique AF | 58,6 | 27 | 49,7° ± 0,1, -80,8° ± 0,3 | 0,2660 ± 0,0004 | 85/88 | 0,37 | 0,4°, +2 % | rigide |
| Antarctique AN | 57,9 | 13 | 60,0° ± 0,4, -127,4° ± 0,4 | 0,2179 ± 0,0023 | 52/56 | 0,65 | 0,1°, +1 % | rigide |
| Amérique du Nord NA | 55,4 | 18 | -6,6° ± 0,2, -87,6° ± 0,1 | 0,1878 ± 0,0006 | 725/789 | 0,61 | 1,4°, +2 % | rigide |
| Eurasie EU | 48,6 | 25 | 54,2° ± 0,1, -100,6° ± 0,2 | 0,2552 ± 0,0004 | 406/416 | 0,39 | 2,9°, +8 % | rigide |
| Australie AU | 46,1 | 62 | 32,4° ± 0,0, 38,2° ± 0,1 | 0,6289 ± 0,0004 | 263/273 | 0,29 | 1,2°, +0 % | rigide |
| Amérique du Sud SA | 41,9 | 12 | -19,6° ± 0,2, -134,5° ± 0,6 | 0,1157 ± 0,0005 | 219/236 | 0,53 | 1,6°, +7 % | rigide |
| Somalie SO | 19,2 | 25 | 49,5° ± 0,3, -94,0° ± 0,8 | 0,3056 ± 0,0027 | 38/39 | 0,67 | 1,2°, −0 % | rigide |
| Nazca NZ | 16,1 | 72 | pas assez de stations : rotation du modèle PB2002, rattachée à la plaque Pacifique mesurée par GNSS | PB2002 | ||||
| Inde IN | 12,4 | 54 | 51,5° ± 0,1, 6,3° ± 1,2 | 0,5267 ± 0,0033 | 20/21 | 0,47 | 3,2°, +3 % | rigide |
| Sonde SU | 8,8 | 37 | 72,8° ± 2,4, -145,6° ± 20,0 | 0,2444 ± 0,0050 | 25/26 | 2,27 | 13,2°, −18 % | déformée |
| Mer des Philippines PS | 5,6 | 44 | pas assez de stations : rotation du modèle PB2002, rattachée à la plaque Pacifique mesurée par GNSS | PB2002 | ||||
| Amour AM | 5,3 | 30 | 55,6° ± 11,4, -89,8° ± 15,4 | 0,2452 ± 0,0160 | 34/34 | 4,41 | 5,2°, −1 % | déformée |
| Arabie AR | 4,9 | 43 | 51,2° ± 0,3, -8,4° ± 2,3 | 0,5045 ± 0,0110 | 10/10 | 0,50 | 3,5°, −2 % | rigide |
| Okhotsk OK | 3,0 | 23 | -42,1° ± 3,6, -47,9° ± 6,0 | 0,5259 ± 0,1595 | 18/19 | 5,95 | 40,0°, −13 % | déformée |
| Caraïbes CA | 3,0 | 15 | 33,2° ± 0,7, -95,3° ± 1,4 | 0,2887 ± 0,0112 | 25/25 | 0,94 | 1,0°, +3 % | rigide |
« Déformée » : résidu moyen au-delà de 1,5 mm/an, signe que la plaque n’est pas rigide ou que les stations bougent pour d’autres raisons (déformation après les grands séismes du Japon pour Amour et Okhotsk, Sumatra pour la Sonde). La vitesse moyenne est celle de la surface de la plaque dans le repère GNSS. Incertitudes à 1 σ, mises à l’échelle du χ² réduit.
Quelques frontières célèbres
| Lieu | Type | Plaques | Vitesse relative (mm/an) | Ouverture (+) / fermeture (−) | Coulissement dextre | PB2002 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Islande (dorsale médio-atlantique) | Dorsale océanique | Eurasie / Amérique du Nord | 15,8 | +14,1 | -7,2 | 18,6 |
| Dorsale est-pacifique (20° S) | Dorsale océanique | Nazca / Pacifique | 147,8* | +147,6 | -6,9 | 147,8 |
| Faille de San Andreas | Faille transformante continentale | Amérique du Nord / Pacifique | 48,0 | -3,1 | 47,9 | 45,7 |
| Himalaya (Népal) | Collision continentale | Eurasie / Inde | 38,2 | -38,1 | 2,7 | 48,3 |
| Fosse du Japon (Tohoku) | Subduction | Pacifique / Okhotsk | 92,0* | -88,8 | -23,8 | 92,0 |
| Fosse des Tonga | Subduction | Tonga / Pacifique | 175,3* | -174,7 | -13,8 | 175,3 |
| Fosse du Chili (31° S) | Subduction | Nazca / Amérique du Sud | 75,9* | -72,4 | 22,9 | 80,6 |
| Rift éthiopien | Rift continental | Somalie / Afrique | 4,1 | +3,5 | -2,1 | 5,8 |
| Mer Rouge | Rift continental | Arabie / Afrique | 13,8 | +13,7 | -1,4 | 16,7 |
| Arc hellénique (Crète) | Subduction | Mer Égée / Afrique | 38,8* | -37,0 | 11,6 | 37,4 |
Vitesse de la plaque de droite par rapport à celle de gauche, au segment de frontière le plus proche du lieu. Sans astérisque : les deux plaques sont mesurées par GNSS ; * : au moins une plaque vient du modèle PB2002. Coulissement négatif : sénestre. La dernière colonne donne la vitesse du modèle géologique au même endroit.
Comment la roche casse : régimes de contrainte des séismes
Global CMT earthquake focal mechanisms since 1976 (centroid moment tensors) · Free use with citation of Dziewonski et al. (1981) and Ekström et al. (2012) · 28/10/2026Le mécanisme au foyer d’un séisme donne les axes de raccourcissement (P) et d’allongement (T) de la roche. Leur inclinaison classe le séisme (Zoback, 1992, règles du World Stress Map) : faille normale (extension, P vertical), décrochement (coulissement horizontal), faille inverse (compression, T vertical), et les cas intermédiaires. Tableau : 59 047 séismes superficiels (≤ 70 km) sur 71 453, rangés selon le segment de frontière le plus proche à moins de 100 km, sinon « orogène » (zone de déformation diffuse de PB2002) ou « intraplaque ». Dernière colonne : part du moment sismique (l’énergie libérée) des séismes superficiels.
| Où | Séismes | Régimes | Moment sismique |
|---|---|---|---|
| Subduction | 20 885 | 67,9 % | |
| Convergence océanique | 1 405 | 2,1 % | |
| Collision continentale | 2 276 | 2,3 % | |
| Dorsale océanique | 7 375 | 0,7 % | |
| Rift continental | 2 726 | 4,4 % | |
| Faille transformante océanique | 10 210 | 3,6 % | |
| Faille transformante continentale | 2 099 | 2,6 % | |
| Orogène (déformation diffuse) | 5 181 | 10,1 % | |
| Intraplaque | 6 890 | 6,4 % |
Chaque type de frontière a sa signature : compression aux subductions, extension aux dorsales, coulissement sur les failles transformantes. Les failles normales des subductions sont surtout dans la plaque qui se plie avant de plonger. En profondeur, 96 % des 12 406 séismes de plus de 70 km se trouvent à moins de 1 000 km d’une subduction : ils suivent la plaque plongeante.
Coupes de subduction : les séismes dessinent la plaque plongeante
Profondeur des séismes du catalogue Global CMT en fonction de la distance à la fosse, sur une bande de 200 km de large perpendiculaire à la fosse, vers la plaque chevauchante. Sous chaque fosse, les foyers s’alignent sur un plan incliné, le plan de Wadati–Benioff : la plaque océanique froide qui s’enfonce dans le manteau. Sa pente est ajustée entre 70 et 300 km de profondeur (trait blanc). Couleur : régime de contrainte ; taille : magnitude.
Les pentes varient d’une subduction à l’autre : sous les Tonga, où une plaque Pacifique vieille et dense plonge vite, les séismes descendent jusqu’à près de 700 km, et le plan des Mariannes est l’un des plus raides ; sous le Chili central (vers 31° S), la plaque Nazca reste presque à plat sur plusieurs centaines de kilomètres avant de replonger, une « subduction plane » bien connue (Gutscher et al., 2000). Les profondeurs Global CMT sont celles du centroïde, moins précises que les catalogues relocalisés : la géométrie de référence des plaques plongeantes est le modèle Slab2 (Hayes et al., 2018).
Plaques et frontières. Modèle PB2002 (Bird, 2003) : contours des 52 plaques, 229 courbes de frontière, 5 819 segments d’environ 45 km classés en subduction, dorsale océanique, faille transformante océanique, frontière convergente océanique, rift continental, faille transformante continentale et collision continentale, et 13 orogènes (zones de déformation diffuse comme les Alpes ou le Tibet).
Mouvement des plaques. Vitesses MIDAS du Nevada Geodetic Laboratory (Blewitt et al., 2016, 2018), repère IGS20 (ITRF2020). Chaque station est placée dans sa plaque (nombre d’enroulement sur la sphère). Sont gardées pour l’ajustement : au moins 3 ans de mesures, incertitude horizontale ≤ 1 mm/an, plus de 200 km de toute frontière (une faille bloquée déforme la plaque sur des centaines de kilomètres), hors des orogènes, vitesse verticale ≤ 3 mm/an (rebond postglaciaire, subsidence locale), et la meilleure station de chaque case de 1° pour que les réseaux denses (États-Unis, Japon, Europe) ne pèsent pas comme des plaques entières. Le vecteur rotation ω de chaque plaque minimise l’écart pondéré entre les vitesses mesurées et v = ω × r (incertitudes MIDAS augmentées de 0,3 mm/an), les stations à plus de 3 écarts types robustes (et 1,5 mm/an) étant écartées tour à tour ; sa covariance est mise à l’échelle du χ² réduit. Une plaque est jugée rigide avec au moins 8 stations et un résidu ≤ 1,5 mm/an.
Comparaison au modèle géologique. Les pôles PB2002 sont relatifs à la plaque Pacifique ; on leur compare les pôles GNSS moins le pôle GNSS du Pacifique. Pour les plaques sans assez de stations (Nazca, Cocos, mer des Philippines, petites plaques), la rotation PB2002 est rattachée au Pacifique mesuré : jeu « hybride » de 52 plaques utilisé pour les frontières, les cartes et le globe.
Frontières. Au milieu de chaque segment, vitesse de la plaque de droite par rapport à celle de gauche, décomposée en ouverture (perpendiculaire au segment, positive si les plaques s’écartent) et en coulissement dextre ; conventions vérifiées en recalculant les colonnes de PB2002 à partir de ses propres pôles (corrélation 1,000). Surface créée : somme de l’ouverture × longueur sur les dorsales et les rifts ; surface consommée : somme de la fermeture × longueur sur les frontières convergentes.
Contraintes. Mécanismes Global CMT (Dziewonski et al., 1981 ; Ekström et al., 2012), catalogue 1976–2020, mois revus depuis 2021 et catalogue rapide pour les mois récents. Régime d’après l’inclinaison des axes P, B et T (Zoback, 1992) ; direction de la contrainte horizontale maximale SHmax selon le régime ; moyenne axiale des directions par case de 2° (au moins 3 séismes, concordance ≥ 0,5), pondérée par la racine cubique du moment. Magnitude de moment Mw = 2/3 (log₁₀ M₀ − 16,1), M₀ en dyne·cm.
Coupes. Séismes à moins de 100 km d’un grand cercle perpendiculaire au segment de subduction le plus proche du lieu choisi, de −150 à 900 km de la fosse vers la plaque chevauchante (polarité de PB2002) ; pente ajustée par moindres carrés entre 70 et 300 km de profondeur. Recalcul chaque semaine (pipeline Python, recette tectonics).
PB2002 date de 2003 et simplifie : certaines frontières sont des zones larges, pas des lignes, et le type d’un segment dépend de sa direction par rapport au mouvement relatif. Les vitesses absolues dépendent du repère (ici IGS20) : seules les vitesses relatives entre plaques ont un sens physique indépendant du repère. Les plaques océaniques (Nazca, Cocos, mer des Philippines) ont trop peu de stations sur des îles stables : leur mouvement vient du modèle géologique, signalé par un astérisque.
Le moment sismique est dominé par quelques séismes géants (Sumatra 2004, Chili 2010, Japon 2011) : sa répartition change beaucoup d’une décennie à l’autre, et le catalogue commence en 1976 (sans le Chili 1960 ni l’Alaska 1964). Une distance de 100 km au segment le plus proche ne dit pas sur quelle faille un séisme s’est produit. Les profondeurs des séismes superficiels sont souvent fixées (10 à 15 km) dans Global CMT, d’où des bandes horizontales sur les coupes.
Les flèches et l’animation du globe exagèrent le mouvement : à 5 cm/an, une plaque parcourt 500 km en 10 millions d’années.
- Bird (2003)
-
Bird, P. (2003). An updated digital model of plate boundaries. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 4(3), 1027.
· doi:10.1029/2001GC000252
Licence : Published literature; cited - Blewitt et al. (2016)
-
Blewitt, G., Kreemer, C., Hammond, W. C., & Gazeaux, J. (2016). MIDAS robust trend estimator for accurate GPS station velocities without step detection. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 121(3), 2054–2068.
· doi:10.1002/2015JB012552
Licence : Published literature; cited - Blewitt et al. (2018)
-
Blewitt, G., Hammond, W. C., & Kreemer, C. (2018). Harnessing the GPS data explosion for interdisciplinary science. Eos, 99.
· doi:10.1029/2018EO104623
Licence : Published literature; cited - Dziewonski et al. (1981)
-
Dziewonski, A. M., Chou, T.-A., & Woodhouse, J. H. (1981). Determination of earthquake source parameters from waveform data for studies of global and regional seismicity. Journal of Geophysical Research, 86(B4), 2825–2852.
· doi:10.1029/JB086iB04p02825
Licence : Published literature; cited - Ekström et al. (2012)
-
Ekström, G., Nettles, M., & Dziewoński, A. M. (2012). The global CMT project 2004–2010: Centroid-moment tensors for 13,017 earthquakes. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 200–201, 1–9.
· doi:10.1016/j.pepi.2012.04.002
Licence : Published literature; cited - Zoback (1992)
-
Zoback, M. L. (1992). First- and second-order patterns of stress in the lithosphere: The World Stress Map Project. Journal of Geophysical Research, 97(B8), 11703–11728.
· doi:10.1029/92JB00132
Licence : Published literature; cited - DeMets et al. (2010)
-
DeMets, C., Gordon, R. G., & Argus, D. F. (2010). Geologically current plate motions. Geophysical Journal International, 181(1), 1–80.
· doi:10.1111/j.1365-246X.2009.04491.x
Licence : Published literature; cited - Altamimi et al. (2023)
-
Altamimi, Z., Métivier, L., Rebischung, P., Collilieux, X., Chanard, K., & Barnéoud, J. (2023). ITRF2020 plate motion model. Geophysical Research Letters, 50(24), e2023GL106373.
· doi:10.1029/2023GL106373
Licence : Published literature; cited - Hayes et al. (2018)
-
Hayes, G. P., Moore, G. L., Portner, D. E., Hearne, M., Flamme, H., Furtney, M., & Smoczyk, G. M. (2018). Slab2, a comprehensive subduction zone geometry model. Science, 362(6410), 58–61.
· doi:10.1126/science.aat4723
Licence : Published literature; cited - Gutscher et al. (2000)
-
Gutscher, M.-A., Spakman, W., Bijwaard, H., & Engdahl, E. R. (2000). Geodynamics of flat subduction: Seismicity and tomographic constraints from the Andean margin. Tectonics, 19(5), 814–833.
· doi:10.1029/1999TC001152
Licence : Published literature; cited - Plate boundary model PB2002 (Bird, 2003): 52 plates, boundaries, Euler poles and boundary steps
-
Bird, P. (2003). An updated digital model of plate boundaries. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 4(3), 1027.
· doi:10.1029/2001GC000252 · page source ↗
Licence : Free use with citation (data supplement of the article); HTTPS mirror under ODC-BY 1.0 · récupéré le 28 oct. 2026 · SHA-256 e21f98c341f0… - GNSS station velocities, MIDAS, IGS20 frame (Nevada Geodetic Laboratory)
-
Blewitt, G., Hammond, W. C. and Kreemer, C. (2018). Harnessing the GPS data explosion for interdisciplinary science. Eos, 99. Velocities: Blewitt, G., Kreemer, C., Hammond, W. C. and Gazeaux, J. (2016). MIDAS robust trend estimator for accurate GPS station velocities without step detection. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 121, 2054–2068.
· doi:10.1029/2018EO104623 · page source ↗
Licence : Free use with citation of Blewitt et al. (2016, 2018) · récupéré le 28 oct. 2026 · SHA-256 80329fabd681… - Global CMT earthquake focal mechanisms since 1976 (centroid moment tensors)
-
Dziewonski, A. M., Chou, T.-A. and Woodhouse, J. H. (1981). Determination of earthquake source parameters from waveform data for studies of global and regional seismicity. Journal of Geophysical Research, 86, 2825–2852. Ekström, G., Nettles, M. and Dziewonski, A. M. (2012). The global CMT project 2004–2010: centroid-moment tensors for 13,017 earthquakes. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 200–201, 1–9.
· doi:10.1016/j.pepi.2012.04.002 · page source ↗
Licence : Free use with citation of Dziewonski et al. (1981) and Ekström et al. (2012) · récupéré le 28 oct. 2026 · SHA-256 d9f31e121b13…