CHAPITRE 4. La construction d un modèle global: la tectonique des plaques

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1 CHAPITRE 4 La construction d un modèle global: la tectonique des plaques

2 I- la distinction lithosphère- asthénosphère. ( TP A- l apport des mesures n 6) A- l apport des mesures physiques. 1) l étude des ondes sismiques Au niveau d'une frontière de subduction, l'analyse des vitesses des ondes sismiques révèle la présence d'anomalies : suivant leur trajet, ces ondes sont soit anormalement rapides (elles ont traversé des structures «froides») soit anormalement lentes (elles ont traversé des structures «chaudes») Figure 1: tomographie sismique, zone des Tonga

3 2) la mesure des flux thermiques. Les mesures du flux géothermique confirment la présence de telles anomalies thermiques. Elles permettent de modéliser la disposition des isothermes en profondeur.

4 conclusion La vitesse des ondes sismiques dépend en partie de la densité des milieux traversés. Les anomalies thermiques déduites de l étude des enregistrements des ondes permettent de repérer une zone froide à l aplomb de la fosse océanique et une zone chaude sous l arc volcanique Toutes ces études montrent qu'au niveau d'une zone de subduction, une structure froide semble plonger dans une structure plus chaude.

5 B- l interprétation de ces données. 1) première interprétation,années Wadati et Benioff constatent qu'au niveau des zones de subduction les foyers des séismes se répartissent selon un plan incliné d'une épaisseur d'environ 100 km et qui plonge plus ou moins brutalement sous la fosse puis sous l'arc volcanique. Les foyers des séismes, de plus en plus profonds en s'éloignant de cet arc, peuvent atteindre une profondeur maximale de 700 km environ. Ces observations révèlent la présence, jusqu'à une profondeur importante, d'une structure rigide, au comportement cassant.

6 2) interprétations récentes, 1967 Oliver et Isacks en 1967 interprètent ces données par le plongement (ou subduction) d'une plaque froide, rigide de lithosphère océanique ; cette plaque cassante plonge dans un manteau plus chaud, peu rigide et ductile, l'asthénosphère. L'isotherme 1300 C marque la limite entre ces deux structures.

7 Conclusion ces différentes mesures permettent de distinguer les couches les plus superficielles du globes.

8 II- Un premier modèle global, une lithosphère découpée en plaques rigides A- les failles transformantes et l énoncé de la théorie de la tectonique des plaques. 1) définition Wilson, dans les années 1960, nomme failles transformantes de grandes cassures qui décalent l'axe des dorsales océaniques. Ces failles présentent une activité sismique importante qui correspond à des mouvements de coulissage entre les deux plaques en contact.

9 2)La géométrie des failles et plaques rigides. 2)La géométrie des failles et plaques rigides. * En 1967, Morgan remarque que la géométrie des failles transformantes peut s'expliquer si on admet un modèle en plaques rigides qui se déplacent à la surface sphérique du globe. Ce type de déplacement correspond à une rotation autour d'un axe dit eulérien recoupant la surface de la Terre au niveau du pôle eulérien de rotation. Les failles transformantes ne présentent une activité sismique que sur la partie qui décale l axe des dorsales. Cette localisation appuie le fait que ces failles transformantes sont des frontières de plaques en coulissage.

10 Les failles transformantes d'une dorsale sont de petits arcs de cercles tous centrés sur le même pôle eulérien. Leur observation permet donc de localiser ce pôle et de reconstituer le déplacement des deux plaques.

11 3) Premier découpage en plaques 3) Premier découpage en plaques À la fin des années 1960, le géologue français Le Pichon propose de diviser la surface du globe en six plaques lithosphériques et décrit leurs déplacements relatifs : les plaques divergent au niveau des dorsales, coulissent au niveau des failles transformantes et convergent au niveau des fosses.

12 II LES POINTS CHAUDS EN ACCORD AVEC LE MODELE On observe des alignements d'appareils volcaniques qualifiés «d'intra-plaque» car ils sont situés loin d'une frontière de plaque. L'âge de ces volcans est régulièrement croissant d'une extrémité de l'alignement à l'autre, le volcan actuellement actif occupant l'extrémité la plus jeune. Morgan émet l'hypothèse que ces volcans proviennent de l'activité d'un «point chaud» : il s'agit d'un panache de matériel chaud provenant d'une région fixe du manteau profond ; des magmas issus de ce matériel perforent épisodiquement la plaque lithosphérique qui dérive au-dessus de ce point chaud.

13 Alignement des volcans éteints, jadis présents au niveau du point chaud Volcan actif à l aplomb du point chaud Déplacement de la plaque pacifique Lithosphère océanique Mise en place de magma Manteau asthénosphérique Point chaud fixe remontée profonde du manteau Alignements des volcans et point chaud

14 conclusion Il est ainsi possible de déterminer la direction et la vitesse de déplacement de la plaque au-dessus du point chaud. Les résultats obtenus sont cohérents avec le modèle global.