Une hypothèse ancienne longtemps rejetée par les scientifiques Des continents dérivants à la surface du globe 1 Des études sismiques à l origine du rejet de cette théorie 2 Croute continentale et océanique o 1912 Wegener. Hypothèse de la dérive des continents. Manteau solide Noyau liquide o 1923 Gutenberg. La terre est jusqu au noyau solide, la dérive des continents impossible.
Une hypothèse ancienne longtemps rejetée par les scientifiques Des continents dérivants à la surface du globe 1 Des études sismiques à l origine du rejet de cette théorie 2 Croute continentale et océanique o 1912 Wegener. Hypothèse de la dérive des continents. o 1923 Gutenberg. La terre est jusqu au noyau solide, la dérive des continents impossible. Manteau solide Noyau liquide Une tentative intéressante d explication 3 o 1929 Holmes. Des mouvements de convection du manteau à l origine de la dérive.
Une donnée importante, utilisée par Wegener et éclairée par les connaissances actuelles Wegener : une distribution bimodale des altitudes terrestres La mise en évidence des deux types de croûtes terrestres CC CO Altitude moyenne + 100 m 30 Km Croûte continentale Manteau (péridotite) Altitude moyenne -4500 m Croûte océanique 6 Km CC = Croûte continentale (granite) CO = Croûte océanique (basalte et gabbro) La naissance d une théorie : La dérive des continents
L hypothèse de l expansion océanique L apport du paléomagnétisme Le relief des fonds océaniques + le flux géothermique conduisent à l hypothèse d une expansion océanique Expansion océanique (Hess) Mouvements de convection L hypothèse de Hess et les apports du paléomagnétisme conduisent à valider l hypothèse de l expansion des fonds océaniques
La construction d un modèle globale : la tectonique des plaques La distinction lithosphèreasthénosphère La découverte des failles transformantes Les points chauds vérifient le modèle Zone de subduction Dorsale Faille transformante Lithosphère Points chauds Asthénosphère Magmas Courants de convection Remontée profonde De la dérive des continents à la tectonique des plaques
Données géologiques Données géodésiques Ages du fond des océans et confirmation de l expansion océanique Mesures GPS et confirmation de la vitesse de déplacements de plaques Un modèle qui évolue
0 1000 2000 T C péridotite 100% liquide 2,5 péridotite 100% solide péridotite : liquide + solide liquidus 80 5 160 solidus 7,5 240 P (GPa) Km
Profondeur (km) 0 0 1000 2000 T 3000 C 80 solide Liquide + Liquid e 2,5 Solide 160 5 240 Pression (GPa) 7,5
T ( C) T de fusion de A T de fusion de B cristaux Roche composée des minéraux A+B = solide de composition (A+B) Fusion partielle : comment on obtient une roche de composition différente de la roche source Solidus Solide de composition (B) + liquide de composition (A) Liquidus Remontée Magma de composition (A) Roche de composition (A) liquide Liquide de composition (A+B) Refroidissement et cristallisation
3: basalte issu de 2 Verre, microlithes et phénocristaux structure hémicristalline d e 0 0 4: péridotite résiduelle issue de 2 f 1000 2000 T C 3000 2: péridotite source en partie fondue 80 solide Liquid e Liquid e 2,5 160 structure holocristalline 1: péridotite source solide minéraux cristallisés) + liquide magmatique entre cristaux Solide 5 240 Profo ndeur (km) c b a Pressi on (GPa) 7,5 Solidus sec de la péridotite Liquidus Géotherme de dorsale zone de fusion minéraux a, b et c- structure holocristalline
La formation de lithosphère océanique Refroidissement rapide en surface Basalte (structure microlithique) Roche source = Péridotite de l asthénosphè re Fusion partielle (10-15%) par décompression adiabatique Liquide de fusion partielle : Magma Minéraux résiduels non fondus =Résidu solide Remontée dans la chambre magmatique Refroidissement lent et en profondeur Gabbros (structure grenue) Résidu solide de fusion partielle : Péridotite résiduelle appauvrie en certains éléments chimiques = Péridotite lithosphérique appauvrie
asthénosphère
Anomalie thermique sous la dorsale médio-atlantique La tomographie met en évidence des montées de matériaux chauds à diverses échelles. Par comparaison avec les gros dômes profonds, noter la faible profondeur de la zone chaude sous la dorsale médio-atlantique : le magmatisme correspondant est d'origine superficielle. La coupe selon la ligne est-ouest atteint une profondeur de 900 km. D'après «African hot spot volcanism : small scale convection in the upper mantle Beaneath cratons» King & Ritsema, Science, 290, 2000.
0 1000 2000 T C Liquide 1 3 Liquide 2,5 2 + solide 80 1 : géotherme continental moyen 2 : géotherme océanique moyen L 3 : géotherme sous une dorsale 5 160 solide L : liquidus 7,5 P (Gpa) 240 Km S : solidus S
Relation entre âge et bathymétrie du plancher océanique Prof. (Km) 3 4 Atlantique nord Pacifique nord 5 6 0 âge MA 40 80 120 160 200
Données géologiques Données géodésiques Données sismiques Ages du fond des océans et confirmation de l expansion océanique Mesures GPS et confirmation de la vitesse de déplacements de plaques Tomographie sismique et mise en évidence de la dynamique de la lithosphère Un modèle qui évolue
La dynamique de la lithosphère Dorsale zone de divergence Zone de subduction zone de convergence Zone d accrétion production de lithosphère océanique Expansion océanique Disparition de la lithosphère océanique âgée Plaque lithosphérique océanique Plaque lithosphérique continentale Mouvement ascendant de l asthénosphère Manteau asthénosphérique Mouvement descendant de la lithosphère océanique Le modèle de la tectonique des plaques