La tectonique des plaques

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1 Réf : La tectonique des plaques Le puzzle des continents 1. Objectifs pédagogiques En 18 minutes, le DVD retrace la révolution scientifique amorcée avec l hypothèse d Alfred Wegener sur la dérive des continents et s achève sur la théorie actuelle dite tectonique des plaques globales. Combinant l infographie en couleurs à une vidéo vivante passionnante montrant des sites dans le monde entier, Le puzzle des continents décrit l emplacement des plaques lithosphériques, les raisons pour lesquelles leur interaction provoque des tremblements de terre et la formation de volcans, et la façon dont leur mouvement perpétuel est régi par des forces venant des profondeurs de la Terre. Les hypothèses d Alfred Wegener sur la dérive des continents déclenchèrent une vague de polémiques scientifiques qui conduisirent à rejeter la notion d immobilité de la croûte terrestre et à accepter l évolution de cette dernière dans le temps et dans l espace. L écorce terrestre, ou lithosphère, est divisée en grandes plaques tectoniques qui se déplacent lentement - par convergence, divergence et glissement les unes contre les autres. Lors de leur lent déplacement, les limites de ces plaques deviennent le centre d une séismicité récurrente et d éruptions volcaniques spectaculaires. Considérée comme l une des plus grandes théories de la géologie du vingtième siècle, la tectonique des plaques couvre les domaines de la géologie, de l océanographie, de la séismologie et de la paléontologie. Cette notice comporte, outre le plan général minuté, un GLOSSAIRE, des ÉLÉMENTS DE RÉFLEXION et des TRAVAUX PRA- TIQUES permettant de placer les élèves en situation d interactivité pédagogique : elle constitue ainsi un véritable guide d accompagnement didactique. 2. Plan général 00 min 00 s - 01 min 51 s D Alfred WEGENER à nos jours : de la dérive des continents à la théorie de la tectonique des plaques. 1

2 LIVRET DVD - REF /05/06 13:57 Page 2 01 min 52 s - 03 min 02 s 03 min 03 s - 03 min 54 s 03 min 55 s - 05 min 08 s 05 min 09 s - 06 min 04 s 06 min 05 s - 07 min 23 s 07 min 24 s - 11 min 09 s 11 min 10 s - 13 min 14 s 13 min 15 s - 14 min 42 s 14 min 43 s - 15 min 31 s 15 min 32 s - 17 min 16 s Le puzzle des continents et l hypothèse de la Pangée : indices géographiques, paléontologiques, paléoclimatiques. La dérive des continents : une révolution chez les géologues contre l immobilisme ; mais vers 1920 l écorce terrestre est mal connue. Dorsales médio-océaniques et fosses océaniques profondes : les apports de l échosondage font découvrir le relief très accidenté des fonds océaniques. Indices géophysiques : les études sismiques et volcanologiques font progresser les connaissances, de même que les investigations paléomagnétiques ; les roches des fonds océaniques se révèlent d autant plus anciennes qu elles sont éloignées des dorsales... Les continents sont bien en dérive! Les plaques lithosphèriques : Les systèmes dérivants se révèlent bien plus étendus que les continents : explication de leur mobilité permanente en lien avec la répartition des volcans et séismes. Les limites divergentes : les RIFTS ; expansion médio-océanique ; naissance de bassins océaniques ; asthénosphère et lithosphère, courants de convection : la tectonique des plaques tient compte de tout un faisceau de découvertes appartenant à des domaines scientifiques variés. Les limites de plaques convergentes et les zones de subduction : genèse de chaînes de montagne, relation avec volcans et séismes à la collision entre plaque océanique et plaque occidentale. Limites glissantes : les FAILLES TRANSFORMANTES. Le frottement latéral de plaques en contact est à l origine de failles et de séismes d autant plus violents que les contraintes augmentent entre deux tremblements de terre. Les points chauds : explication des chapelets volcaniques se constituant progressivement à travers la croûte océanique ; un système à transporter les montagnes! Épilogue : Si Alfred WEGENER avait pu connaître l aboutissement de sa théorie initiale! 2

3 LIVRET DVD - REF /05/06 13:57 Page 3 3. Glossaire La dérive des continents : théorie expliquant le déplacement relatif des continents au cours de l ère géologique. Pangée : supercontinent dont le morcellement s est produit au cours du Paléozoïque et ayant dérivé vers les positions que l on observe actuellement. La tectonique des plaques : théorie en géologie selon laquelle l écorce terrestre est composée d une mosaïque de grandes plaques se déplaçant lentement. Lithosphère : couche terrestre la plus fine et la plus rigide contenant toutes les roches sous les océans (croûte océanique) et sur les continents (croûte continentale). Asthénosphère : couche de roche tendre, partiellement en fusion reposant sous la lithosphère rigide (croûte). Limite divergente : zone de l écorce terrestre de séparation des plaques tectoniques. Fossé d effondrement : dans les océans, profonde fracture centrale située le long du sommet de la dorsale médio-océanique. Sur terre, vallée étendue en longueur recouvrant une longue région de croûte. Dorsale médio-océanique : chaîne de montagne sous-marine située le long des limites de plaques divergentes à l endroit de formation active d une nouvelle croûte océanique. Expansion océanique : théorie expliquant la formation d une nouvelle croûte océanique par la remontée par convection du magma profond en surface au niveau des dorsales médio-océaniques et son déplacement de 1 à 10 centimètres par an. Limite convergente : zone de l écorce terrestre où se produit une collision des plaques tectoniques. Zone de subduction : région étendue où les plaques en collision font passer une plaque lithosphérique sous une autre, générant ainsi la formation de fosses océaniques profondes, de chaînes de montagne ou de volcans. 3

4 LIVRET DVD - REF /05/06 13:57 Page 4 Limite transformante : zone de l écorce terrestre le long de laquelle les plaques tectoniques glissent les unes contre les autres. Point chaud : région isolée de situation relativement fixe, présentant une activité volcanique indiquée par une suite de volcans éteints. 4. Éléments de discussion Un grand nombre des détracteurs d Alfred Wegener ne pouvaient simplement pas accepter la notion de dérive des continents. Un géologue affirma que l hypothèse émise par Wegener constituait une théorie farfelue. Un autre critiqua Wegener pour avoir pris de grandes libertés concernant l écorce terrestre rigide ; à l époque de Wegener, les hommes de science croyaient que le lent refroidissement du centre de la Terre provoquait la contraction et le plissement de l écorce externe à la manière de la peau ridée d une pomme. L écorce terrestre s était ainsi plissée jusqu à former les grandes chaînes de montagne du Monde. Les détracteurs de la dérive des continents affirmèrent également que les bassins océaniques ne subissaient aucune évolution et possédaient leur forme depuis la formation de la Terre. Suivant leur raisonnement, la ressemblance des fossiles de par les océans signifiait simplement que des ponts continentaux voisins avaient servi de voies de passage à la migration de la faune et de la flore. Dans un débat imaginaire entre Wegener et ses détracteurs, argumentez en faveur de la dérive des continents. Utilisez pour cela des éléments contenus dans la vidéo et dans votre livre de géologie. Les vitesses de déplacement le long des limites lithosphériques vont de 1 à 10 centimètres par an. En admettant que la vitesse moyenne de dérive le long de la dorsale médio-atlantique soit de 5 centimètres par an et compte-tenu que l Océan Atlantique a une largeur moyenne de 5000 kilomètres, calculez le nombre d années qu il a fallu à l Atlantique pour s ouvrir et atteindre sa position actuelle. Calculez le temps qu il faudra à la même vitesse pour que Los Angeles et San Francisco (actuellement séparées de 650 kilomètres) se rejoignent le long de la limite transformante sur le côté ouest de la plaque nord-américaine. A l aide d une carte du monde, imaginez ensuite les changements que sont susceptibles de connaître les continents (déplacement) et les océans (forme) au cours des 100 millions d années à venir si : A. La divergence se poursuit le long de la Mer Rouge et du Golfe d Aden. 4

5 LIVRET DVD - REF /05/06 13:57 Page 5 B. Une nouvelle limite de plaque se crée à l endroit où l Océan Atlantique sud commence à passer sous la côte Est de l Amérique du Sud. C. La plaque africaine exerce une poussée vers le nord à la rencontre de la plaque eurasiatique. D. La faille longitudinale du Golfe de Californie s étend vers le nord. Les géologues ont soutenu qu il n y avait pas une seule, mais deux masses de terre en présence lorsque l Océan Atlantique a commencé à s ouvrir il y a environ 170 millions d années. De quel élément de preuve spécifique auriez-vous besoin pour étayer cette hypothèse? Donnez votre conception de ce que la vie sur terre aurait été si les continents ne s étaient jamais séparés. (Une suggestion : dans votre réponse, pensez à des endroits comme l Australie, Madagascar et l Antarctique). Quels types d interactions de plaques ont provoqué les tremblements de terre de San Francisco (1906 et 1989), de Tokyo au Japon (1923), d Anchorage en Alaska (1964) et de Mexico (1985)? Citez les plaques impliquées dans ces catastrophes et indiquez leur mouvement relatif. Existe-t il une preuve de la dynamique de l écorce terrestre dans le système solaire? 5. Travaux pratiques Matériel nécessaire : Carte du monde à décalquer. Crayons ou marqueurs de couleur. Sur une carte du monde fournie par le professeur, situez les éléments énumérés ci-dessous à l aide de crayons ou de marqueurs de couleur : Dessinez la faille de San Andreas sous forme de tirets. Nommez les plaques situées le long de la faille et utilisez des flèches pour en indiquer le mouvement relatif. Dessinez les montagnes résultant de la collision entre la plaque indienne et la plaque eurasiatique. Tracez un trait rouge plein le long de la dorsale médio-océanique. Utilisez des flèches pour montrer le sens relatif du mouvement du fond marin de chaque côté de la dorsale. 5

6 LIVRET DVD - REF /05/06 13:57 Page 6 Parmi les roches formant la croûte océanique de l Océan Atlantique, distinguez les plus jeunes (J) et les plus anciennes (A). A l aide de triangles rouges, indiquez la position des îles Hawaii. Indiquez l endroit où se situe le point chaud actif et montrez la direction relative de la plaque Pacifique à cet endroit. A l aide de triangles rouges, indiquez la position de la chaîne des Cascades dans le Pacifique nord-ouest. Légendez les plaques impliquées dans ce phénomène et montrez leur mouvement relatif. A l aide de triangles rouges symbolisant une activité volcanique, situez la ceinture de feu du Pacifique. Tracez une ligne bleue pleine à l endroit où la plaque pacifique entre en collision et glisse sous les plaques nord-américaine, eurasiatique et sud-américaine. A partir de la réponse précédente, indiquez la fosse océanique située au large de la côte du Japon. A l aide des lettres (P) pour profond et (S) pour peu profond, légendez les épicentres des tremblements de terre que vous vous attendez à trouver à différentes profondeurs le long de cette zone de subduction. Réf : Rue Jacques-Monod, ZI nº1, Nétreville, BP 1900, Evreux cedex, France Métropole - Tel : +33 (0) Fax : +33 (0) International - Tel : +33 (0) Fax : +33 (0) Minitel : 3614 JEULIN - Internet : svt@jeulin.fr SA au capital de RCS Evreux B Siret