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Les premiers éléments de la théorie

Bien que la révolution scientifique apportée par la théorie de la tectonique des plaques ne soit entrée que très récemment dans la pensée géologique (dans les années soixante et soixante-dix), les bases de cette théorie ont été établies dès le XVII^e siècle par des observations diverses. On retiendra les travaux du géologue new-yorkais James Hall, qui avait observé que les couches sédimentaires accumulées dans les chaînes de montagnes étaient au moins dix fois plus épaisses que dans les régions voisines, bassins, plaines et plateaux continentaux de la Terre. Ces observations jetèrent les bases de la théorie géosynclinale, qui explique la croissance de la croûte continentale par des additions successives de matériaux issus de géosynclinaux anciens, plissés, solidifiés et consolidés. Une autre découverte du XIX^e siècle reposait sur l’existence d’une chaîne de montagnes au milieu de l’océan Atlantique.

Dans la période 1908-1912, différentes théories de la tectonique ont été proposées. Dans son article paru en 1910, où il se fondait sur l’observation des chaînes de montagnes du Tertiaire, F. B. Taylor expliquait que certains continents étaient autrefois réunis. Frappé par la remarquable ressemblance des profils côtiers de part et d’autre de l’Atlantique, l’allemand Alfred Wegener, qui avait une formation de météorologiste, émit en 1910 l’idée de la dérive des continents. Il publia en 1912 deux articles qui constituent les bases de la théorie de la tectonique des plaques. Dans ces articles et dans un ouvrage paru en 1915, il imaginait la dérive puis la rupture d’un supercontinent, la Pangée, en plusieurs plaques, elles-mêmes entraînées dans une dérive et dans des collisions, entraînant la formation de chaînes de montagnes comme l’Himalaya. Les travaux géophysiques sur la densité de la Terre et les observations des spécialistes en pétrologie avaient précédemment montré (notamment le géologue viennois Eduard Suess en 1909) que la croûte terrestre consistait en deux matériaux différents, en équilibre « isostasique » : le sima, riche en silice et magnésium, équivalent au basalte de la croûte sous-marine ; flottant par-dessus le sima, le sial, riche en silice et en aluminium, habituellement granitique et caractéristique de la croûte continentale. Dans le cadre de l’isostasie, Wegener pensait que les continents sialiques pouvaient se déplacer horizontalement sur la couche de sima comme des icebergs sur l’eau. Cette explication se révéla partiellement fausse ; les progrès en sismologie permirent de définir la stratification du globe en lithosphère et asthénosphère, noyau externe et noyau interne, et de montrer que le manteau n’était pas un liquide mais un solide.

Un des plus solides arguments de Wegener est l’imbrication, un peu à la manière d’un puzzle, des bordures continentales. Pour soutenir la thèse de la dérive des continents, il a montré la symétrie d’âge, de type et de structure entre les formations rocheuses de chaque côté de l’océan Atlantique, au Brésil et en Afrique de l’Ouest, et a fait remarquer la présence des mêmes fossiles d’animaux terrestres, qui n’avaient évidemment pu nager d’un continent à l’autre. Ces arguments paléontologiques étaient des plus persuasifs pour de nombreux spécialistes, mais certains sont restés sceptiques (principalement les géophysiciens).

Pour appuyer sa théorie, Wegener a souligné aussi la correspondance entre le dessin des côtes de part et d’autre de l’océan Atlantique. Sir Edward Crisp Bullard et son équipe testèrent, vers le milieu des années soixante, ces correspondances précises par des analyses informatiques utilisant le théorème d’Euler, et présentèrent leurs résultats à la Royal Society de Londres : la coïncidence des côtes était effectivement remarquable. Cependant, le long de nombreuses autres marges océaniques, il n’existe pas de correspondance aussi parfaite ; c’est le cas, par exemple, le long de la ceinture du Pacifique ou du secteur Birmano-Indonésien de l’océan Indien. Ces divergences mettent l’accent sur une caractéristique des marges continentales, caractéristique qui avait été remarquée par Eduard Suess dans les années 1880. En 1938, J. Bourcart avait défini une marge de « type Atlantique », identifiée par une troncature abrupte de montagnes anciennes et des structures de rift, et un « type Pacifique », marqué par des alignements parallèles de montagnes de type cordillère et des volcans, ainsi que par de fréquents tremblements de terre. Pour de nombreux géologues, les côtes de type Pacifique semblaient être localisées aux endroits où les géosynclinaux étaient sur le point d’être plissés et surélevés pour donner des montagnes.