S.C.T INTRODUCTION A LA GEODYNAMIQUE

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1 S.C.T INTRODUCTION A LA GEODYNAMIQUE Hiver 2013 Jean-Claude Mareschal PK7612 tel: 6864 L utilisation d ordinateurs portatifs ou de téléphones cellulaires n est pas autorisée pendant les cours. 1 Description du cours Séismologie et structure interne de la Terre. Ondes internes. Ondes de surface. Séismicite. Mécanismes au foyer des tremblements de terre. Champ de gravité et géoide. Isostasie. Rebond post glaciaire. Rhéologie du manteau. Flux de chaleur et bilan d énergie. Champ magnétique terrestre. Inversion du champ magnétique terrestre. Paléomagntisme. Anomalies magnétiques marines et expansion des fonds océaniques. La tectonique des plaques. Le cycle de Wilson. Cinématique. Stabilité des points triples. Evolution de la lithosphère océanique. Convection dans le manteau terrestre. Tectonique comparée des planètes internes. Applications générales: tectonique des plaques et climats, évolution de la croûte continentale, l atmosphère et l hydrosphère. 2 Plan du Cours (1) Introduction. Historique. (a) Historique. Dérive des continents et tectonique des plaques. Contribution de Wegener. La dérive des continents avant Exploration des fonds marins. Expansion des fonds océaniques. Tectonique des plaques. (b) Programmes de recherche et révolutions scientifiques. (2) Introduction. Structure interne de la Terre. (a) Séismologie et structure interne Ondes internes et ondes de surface. Discontinuités sismiques.

2 (b) Champ de gravité, isostasie et structure interne. Anomalies de gravité, géoïde. Rhéologie de la lithosphère continentale. Rhéologie du manteau. (3) Expansion des fonds océaniques (a) Structure de la croûte océanique. (b) Bathymétrie, anomalies de gravité et flux de chaleur. (c) Inversions du champ magnétique terrestre. (d) Les anomalies magnétiques marines. Hypothèse de Vine-Matthews-Morley. (e) Chronométrie des inversions du champ magnétique terrestre. (4) Tectonique des plaques (a) Les failles transformantes. Les plaques rigides. (b) Cinématique des plaques. (c) Points triples. Conditions de stabilité des points triples. (d) Cycle de Wilson (5) Les points chauds (a) Hypothèse des points chauds. Exemples de points chauds. (b) Sytème de référence des points chauds et mouvement absolu des plaques. (6) Sismicité et mécanismes aux foyers des tremblements de Terre (a) Détermination des mécanismes aux foyers. (b) Mouvement aux frontières de plaque à l aide des mécanismes aux foyers. (7) Paléomagnétisme. (a) Méthodes de détermination des paléopoles. (b) Paléoreconstruction des continents. (8) Géodésie spatiale (a) Méthodes directes de mesures des mouvements tectoniques. GPS. Interférométrie radar par satélite. Interférométrie à très grande ligne de base. Mesures laser. (b) Exemples. Mouvements des plaques. Déformation post sismique. Application en volcanologie. Applications en océanographie. (9) Evolution de la lithosphère océanique, convection dans le manteau et mécanismes de la tectonique des plaques. (a) Modèle de plaque et flux de chaleur océanique. (b) Modes de convection dans le manteau. (c) La tomographie sismique et la convection dans le manteau. (10) Rifts (a) Rifts intracontinentaux. (b) Rifts avortés et aulacogènes. (c) Ouverture d un bassin océanique. Exemple: évolution de la Mer Rouge. (11) Les failles transformantes (a) Les zones de fractures et failles transformantes océaniques. (b) Les grandes failles transformantes: San Andréas, Faille Alpine, Mer 2

3 Morte. (c) Transpression et transtension. (12) Evolution des bassins océaniques, marges passives et bassins sédimentaires (a) Bathymétrie. Flux de chaleur. (b) Subsidence des marges continentales passives. (c) Bassins sédimentaires intracontinentaux. (13) Zones de convergence 1: Zones de subduction (a) Sismicité et anomalies de gravité. (b) Subduction océan-océan. (c) Les bassins marginaux. (d) Subduction océan-continent. Les cordillère Nord et Sud Américaines (14) Zones de convergence 2: Collision continentale (a) Les Alpes et l Himalaya (b) Modèles de collision continentale (c) Extension post-tectonique (15) Planétologie comparée: la tectonique des planètes internes (16) Au delà de la tectonique des plaques (a) La terre primitive (b) Formation et évolution de la croûte continentale (c) La tectonique des plaques à l Archéen? 3 Travaux pratiques Il y aura 5 séances de travaux pratiques durant le trimestre. Vous serez avertis qu il y aura des travaux pratiques la semaine précédente. Des problèmes à résoudre seront assignés à chaque séance. Un rapport écrit devra être remis deux semaines plus tard. 4 Evaluation. Il y aura deux examens. L évaluation sera basée sur les rapports de travaux pratiques et les examens avec la pondération suivante: Date % Travaux pratiques tous les 15 jours 30% Examen de mi-session 21 Février 35% Examen final 25 Avril 35%. 3

4 References Condie, K. C., Plate Tectonics, 4th Edition. Butterworth-Heinemann. Condie, K. C., Earth as an Evolving Planetary System, 2nd Edition. Academic Press. Cox, A., Hart, B. R., Plate Tectonics: How It Works, 1st Edition. Wiley-Blackwell. Davies, G. F., Dynamic Earth: Plates, Plumes and Mantle Convection. Davies, G. F., Mantle Convection for Geologists, 1st Edition. Fowler, C. M. R., The Solid Earth: An Introduction to Global Geophysics, 2nd Edition. Jolivet, L., Nataf, H.-C., Godynamique (French Edition). Dunod. Kearey, P., Klepeis, K. A., Vine, F. J., Global Tectonics, 3rd Edition. Wiley-Blackwell. Montagner, J. P., Sismologie: la musique de la terre. Hachette. Rogers, N., Blake, S., Burton, K., Widdowson, M., Parkinson, I., Harris, N., An Introduction to Our Dynamic Planet, 1st Edition. Cambridge University Press. Stacey, F. D., Davis, P. M., Physics of the Earth, 4th Edition. Stein, S., Wysession, M., An Introduction to Seismology, Earthquakes and Earth Structure, 1st Edition. Wiley-Blackwell. Sites WEB d intéret Les notes (en format PDF) du cours de Tectonique des plaques de Tony Watts à l Université d Oxford sont disponibles à: tony/watts/downloads/plate Tectonics 2009 ABW 2.pdf De nombreuses informations et des données sont directement accessibles par l intermédiaire du web. La liste des sites ci dessous n est pas exhaustive. Certaines données sont disponibles en format kml pour visualisation avec google earth. National Geophysical Data Center. NOAA. Boulder (CO). Ce site offre différentes données globales (topographie, bathymétrie, age du plancher océanique, gravité, etc.) qui peuvent être déchargées ou visualisées. USGS National Earthquake Information Center HOME PAGE 4

5 Ce site présente toutes les données d activité sismique en temps réel. Les mécanismes au foyer des tremblements de Terre les plus récents sont aussi affichés. USGS National Earthquake Information Center World Data Center A for Seismology USGS Volcano hazards program Présente l état de l activité volcanique et des liens a d autres sites. NASA National Aeronautics and Space Administration Le site présente des images de la Terre vue de l espace ainsi que les programmes d exploration planétaire de NASA. 5

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