PARTIE I B : la tectonique des plaques : l histoire d un modèle. Natacha JULIEN juin Problèmes / questions et «fil conducteur»

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1 PARTIE I B : la tectonique des plaques : l histoire d un modèle Début du XXième siècle: En quoi l étude en surface peut-elle faire naître l idée d une mobilité horizontale? L observation de la surface : 1 séries d arguments en faveur d une mobilité horizontale Semaine 1 Chapitre 1 : début du XXième siècle : La naissance de l idée et les 1 études concrètes : I les 1 arguments en faveur d une mobilité horizontale : l observation de la surface du globe : 1910 et suivantes Au début du xxième les premières idées évoquant la mobilité horizontale s appuient sur quelques constatations : la distribution bimodale des altitudes (continents/océans) ; les tracés des côtes ; la distribution géographique des paléoclimats et de certains fossiles. Ces idées se heurtent au constat d un état solide de la quasi-totalité du globe terrestre établi, à la même époque, par les études sismiques. L idée de mobilité horizontale est rejetée par l ensemble de la communauté scientifique. II L étude concrète de la surface pour essayer de comprendre : A la topographie La différence d altitude observée entre continents et océans reflète un contraste géologique.

2 Qu est-ce qui bouge? La 1 «couche»: croûte est formée de 2 grands types de roches qui reposent chacune sur un même ensemble : le manteau Semaine 2 B apports de la sismologie C étude des roches à l affleurement Les études sismiques et pétrographiques permettent de caractériser et de limiter deux grands types de croûtes terrestres : une croûte océanique essentiellement formée de basalte et de gabbro et une croûte continentale constituée entre autres de granite. La croûte repose sur le manteau, constitué de péridotite. Est-ce la croûte ou l ensemble croûte = manteau qui bouge? Bilan : 1 ébauche du modèle : Croûte océanique / continentale manteau

3 1960 : Qu apportent au modèle les nouvelles techniques de «radiographie» du globe? Qu est-ce qui permet de conforter ces nouvelles données du modèle? La tomographie et les données thermiques permettent d élaborer un modèle en 3D qui va être conforté par les données magnétiques. Vers un modèle de l expansion océanique Semaine 3 Chapitre 2 : : L élaboration d un modèle 3D dynamique : 1 modèle global I de nouvelles techniques de radiographies du globe terrestre qui apportent des informations importantes : A la mesure du flux thermique et l observation des fonds sous-marins Au début des années 1960, les découvertes de la topographie océanique et des variations du flux thermique permettent d imaginer une expansion océanique par accrétion de matériau remontant à l axe des dorsales, conséquence d une convection profonde. B les apports du paléomagnétisme La mise en évidence de bandes d anomalies magnétiques symétriques par rapport à l axe des dorsales océaniques, corrélables avec les phénomènes d inversion des pôles magnétiques (connus depuis le début du siècle) permet d éprouver cette hypothèse et de calculer des vitesses d expansion.

4 II Une étape clé : l apport de l étude de la vitesse des ondes sismiques : elle permet : A la mise en évidence de la disparition du plancher océanique La surface du globe étant constante, cette expansion doit être compensée par une disparition de matière, où? Et comment? L apport des données sismiques vient: - conforter ces prédictions - préciser la structure interne de ce qui «bouge» Semaine 4 Au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s établit selon un plan incliné. Les différences de vitesse des ondes sismiques qui se propagent le long de ce plan, par rapport à celles qui s en écartent, permettent de distinguer : la lithosphère de l asthénosphère. B la distinction lithosphère / asthénosphère L interprétation de ces données sismiques permet ainsi de montrer que la lithosphère s enfonce dans le manteau au niveau des fosses dites de subduction. La limite inférieure de la lithosphère correspond généralement à l isotherme C.

5 La Terre étant à peu près sphérique, les mouvements de ces plaques rigides doivent s accompagner de cassures spécifiques, quelles sontelles? En quoi la découverte des points chauds peut-elle conforter le modèle? Semaine 5 III 1970 : la finalisation du modèle : A la mise en évidence de failles transformantes et la mise en évidence définitive de 3 types de mvts horizontaux : décrochants, convergents et divergents A la fin des années soixante, la géométrie des failles transformantes océaniques permet de proposer un modèle en plaques rigides. Des travaux complémentaires parachèvent l établissement de la théorie de la tectonique des plaques en montrant que les mouvements divergents (dorsales), décrochants (failles transformantes) et convergents (zones de subduction) sont cohérents avec ce modèle géométrique. B Les alignements volcaniques : une nouvelle preuve qui renforce la «crédibilité» du modèle Des alignements volcaniques, situés en domaine océanique ou continental, dont la position ne correspond pas à des frontières de plaques, sont la trace du déplacement de plaques lithosphériques au-dessus d un point chaud fixe, en première approximation, dans le manteau. Bilan : 1 modèle global de la tectonique des plaques

6 Chapitre 3 : depuis les 70 s : vers un modèle plus précis Les apports de la sédimentologie: de nouvelles preuves qui - confortent le modèle de l expansion océanique - permettent d estimer les vitesses d expansion Les outils modernes (GPS) - confirment le modèle - permettent des calculs réels de vitesse de déplacement des plaques Semaine 6 I de nouvelles techniques d exploration qui renforcent le modèle précédent : A les observations révélées par les forages et leur interprétation Le modèle prévoit que la croûte océanique est d autant plus vieille qu on s éloigne de la dorsale. Les âges des sédiments en contact avec le plancher océanique (programme de forage sous-marins J.O.I.D.E.S.) confirment cette prédiction et les vitesses prévues par le modèle de la tectonique des plaques. B conséquences : 1 calculs de vitesse théoriques de déplacements horizontaux des plaques lithosphériques Le modèle prévoit des vitesses de déplacements des plaques (d après le paléomagnétisme et les alignements de volcans intraplaques). C Confirmations par des techniques modernes : calculs réels de v par GPS Avec l utilisation des techniques de positionnement par satellites (GPS), à la fin du XXe siècle, les mvts des plaques deviennent directement observables et leurs

7 vitesses sont confirmées. Le modèle actuel : Production/disparition de lithosphère océanique (pérennité de la lithosphère continentale) Comment la lithosphère océanique est-elle fabriquée et mise en place au niveau d une dorsale? Que se passe-t-il précisément au niveau de la zone de subduction? Voir TERMINALE S Semaine 7 II L évolution du modèle : explications des phénomènes géologiques associés aux mouvements horizontaux des plaques A la fabrication de matière au niveau des zones divergentes En permanence, de la lithosphère océanique est détruite dans les zones de subduction et produite dans les dorsales. La divergence des plaques de part et d autre de la dorsale permet la mise en place d une lithosphère nouvelle à partir de matériaux d origine mantélique. B la disparition de matière au niveau des zones de subduction Dans les zones de subduction, les matériaux de la vieille lithosphère océanique s incorporent au manteau. Bilan : le modèle global actuel

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