THEME 1B La tectonique des plaques : l histoire d un modèle TP1 La naissance d une idée Dès 1858, on dispose de cartes géographiques relativement précises qui ont permis à Antonio Snider- Pellegrini d identifier la complémentarité des côtes de l Afrique et de l Amérique du Sud. Cette observation simple n a alors pas d explication claire. C est dans ce contexte qu Alfred Wegener va présenter une théorie novatrice dans un article intitulé «La translation des continents». Il s agit de la théorie de la dérive des continents. On se propose de retrouver le contexte scientifique et les arguments qui ont permis l émergence de l idée d une mobilité horizontale de l écorce terrestre et de comprendre les oppositions à cette idée. Quels sont les arguments de Wegener? Quels obstacles ont entraîné le rejet de sa théorie? Matériel : - Documents 1 à 4 - livre p 90-91-92-93 Activités et déroulement des activités Capacités Barème Activité 1 : les arguments de Wegener pour la dérive des continents 1- A l aide du document 1, rédigez un texte qui récapitule les connaissances au début du XX siècle. Rédiger un texte scientifique 2- A l aide du document 2 et de votre livre p90-21, rédigez un texte argumenté récapitulant les arguments de Wegener en faveur d une mobilité horizontale possible des continents. Activité 2 : le rejet de la théorie de Wegener L auscultation de la Terre à l aide des ondes sismiques va révéler au début du XXème siècle la structure interne de la Terre. 3. Présentez sous la forme d un texte les arguments regroupés par Jeffreys allant à l encontre des arguments de Wegener (Document 3). 4. A l aide du document 4, réalisez un schéma représentant une portion du globe terrestre et les différentes couches et leurs caractéristiques (solide, liquide ) ainsi que les discontinuités identifiées à partir de l analyse des vitesses des ondes sismiques (échelle : 19,5 cm > 6371 km). En quoi cette analyse a-t-elle rendu difficile la reconnaissance de la théorie de Wegener? 5. Wegener et Jeffreys se retrouvent lors d un colloque de géologie. Chacun possède 5 min pour présenter ses arguments en faveur de l une ou l autre théorie (par groupe). 6. Rangez le matériel utilisé. Rédiger un texte scientifique Rédiger un texte scientifique Réaliser un schéma Communiquer et présenter à l oral Gérer et organiser le poste de travail
Document 1 : La conception de la Terre avant Wegener La théorie de Suess (1875) Jusqu au début du XXe siècle, les géologues (à quelques exceptions près) attribuent aux continents une position fixe et immuable, les montagnes seraient dues au refroidissement de la Terre selon un effet de pomme fripée. Suess était un géologue autrichien (1831-1914). Pour lui, le refroidissement de la Terre aurait entraîné une diminution de son volume, donc de sa surface. Celle-ci aurait donc été mise sous compression, ce qui aurait été à l origine et des chaînes de montagnes, et des vastes dépressions que constituaient les océans. Si cette théorie est exacte on doit retrouver à la surface de la Terre une distribution «gaussienne» des altitudes avec l essentiel de la surface terrestre autour d une valeur moyenne d altitude 2500 mètres. Suess prolonge sa théorie en proposant la théorie des ponts continentaux qui permet de comprendre que des fossiles semblables soient retrouvés de part et d autre de continents actuellement très éloignés. En effet, les deux continents auraient été reliés par un pont continental qui se serait effondré, formant ainsi les océans. Cette théorie permettait à l époque d abonder dans le sens de la fameuse «disparition de l Atlantide», mythe illustré par le dessin de la première page présentant l Isula Atlantis au centre de l Océan Atlantique. Deux théories s affrontent : la théorie des ponts continentaux et la théorie de la dérive qui sera soutenue par Wegener. Suess considère également que les continents ont une densité de 2,8 et sont riches en Silicium et Aluminium (SIAL) et qu ils flotteraient sur les océans composés de Silicium et Magnésium (SiMa) d une densité de 3,3. Pensée Anti-Wegener Pensée Pro-Wegener
Document 2 : Les arguments de Wegener En 1910, Wegener conçoit pour la première fois l idée d un déplacement latéral des continents à partir de l observation d un certain nombre de faits géologiques : «Pour dévoiler les états antérieurs du Globe, toutes les sciences s'occupant des problèmes de la terre doivent être mises à contribution et ce n'est que par la réunion de tous les indices fournis par elles que l'on peut obtenir la vérité ; mais cette idée ne paraît toujours pas être suffisamment répandue parmi les chercheurs» Selon lui, tous les continents étaient autrefois regroupés en un supercontinent : la Pangée. Document D : Répartition bimodale des altitudes.
Document 3 : Le rejet de la théorie de Wegener A- Les premières difficultés de Wegener Un problème majeur se pose à Wegener : il doit rechercher les forces susceptibles de jouer un rôle moteur dans les déplacements horizontaux. Il avance différentes possibilités avec notamment l implication de : La rotation de la Terre dévierait les continents vers l Ouest Les marées qui auraient un impact sur les continents (en plus des océans). La force D Eötvös qui tend à pousser les continents des pôles vers l équateur B- Les arguments de Jeffreys (1924) Harold Jeffreys, un géophysicien anglais critique ardemment la théorie proposé par Wegener avec 2 arguments majeurs : - «l intensité des forces supposées est bien trop faible, la résistance du manteau bien trop forte pour permettre un déplacement appréciable des continents.» Il calcule que les forces supposées ont une amplitude 2,5.10 5 fois trop faible pour mouvoir et déformer les blocs continentaux et pour lui la théorie des translations est «out of the question». - Il considère de plus que l ajustement des continents qui bordent l Atlantique est très approximatif. De son côté, R. Chamberlin rédige un ouvrage «Some of the objection to Wegener s theory» dans lequel on peut lire: «Si nous croyons l hypothèse de Wegener, nous devons oublier tout ce que nous avons appris dans les soixante-dix dernières années et retourner sur les bancs de l école». C- Les apports des études sismiques (1908 à 1926) En 1936, Inge Lehman découvre une discontinuité majeure entre le noyau externe liquide et le noyau interne solide (= graine). Cette discontinuité est trahie par la disparité des ondes S (qui ne se propagent pas dans les liquides) et se situe à 2900 km de profondeur : c est la discontinuité de Lehman. D- Holmes et le moteur de la dérive des continents (1928)?
Document 4 : structure interne de la Terre déterminée par l étude de la vitesse des ondes sismiques Au début du XXème siècle, les géophysiciens (voir document 3C) étudient les ondes sismiques et leurs temps d arrivée sur des sismomètres. Ils décrivent les ondes P (Premières) qui sont les plus rapides. Elles sont suivies des ondes S (Secondes) qui sont plus lentes et ne se propagent pas dans les milieux liquides. D autre part, ils remarquent que plus la densité des roches est élevée, plus les ondes sismiques se propagent rapidement. -les ondes P et S sont des ondes de volume, seules les ondes P se propagent dans les milieux liquides. L analyse des vitesses des ondes sismiques a permis de mieux comprendre la structure interne du globe et les discontinuités majeures. Voici les principales structures observées dès 1936. Discontinuité de Mohorovicic MOHO (1912) Discontinuité de Gutenberg (1923) Discontinuité de Lehman (1936)
Sources internet : - www.ac-nice.fr/svt/productions/2ao/wegener/derive.htm - http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/xml/db/planetterre/metadata/lom-derive-continentswegener.xml#terre-solide