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Support de la classe inversée pour le chapitre sur la tectonique des plaques
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La La TectoniqueTectonique des des plaplaquesques
1920 1960 1970
• Dérive des continents… 1920• Expansion des fonds océaniques…
1960• TECTONIQUE DES PLAQUES… 1970
1.
Intr
od
ucti
on
La tectonique des plaques, La tectonique des plaques, ça date de quand ?ça date de quand ?
Alfred Wegener Harry H. Hess J. Morgan
La tectonique des plaques, La tectonique des plaques, qu’est-ce que c’est ?qu’est-ce que c’est ?
Une théorie !Une théorie !
Une théorie c’est :Une théorie c’est :
• Un ensemble d’idées et d’hypothèses testées Un ensemble d’idées et d’hypothèses testées et « acceptées » qui prédit des observableset « acceptées » qui prédit des observables
• Explique des observations initialement Explique des observations initialement indépendantes à la théorieindépendantes à la théorie
• Peut être rejetée…Peut être rejetée…
1.
Intr
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on
PlanPlan1. Introduction
2. L’hypothèse d’une dérive des continents2.1 Les observations de Wegener2.2 Le modèle de Wegener2.3 La preuve
3. La convection dans le manteau
4. L’hypothèse de l’expansion des fonds océaniques4.1 Les observations qui questionnent4.2 Les failles transformantes4.3 Les anomalies magnétiques des fonds océaniques
5. La Tectonique des plaques5.1 Les principes5.2 Les prédictions5.3 Tester la théorie
6. Conclusions
2.
Déri
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en
tsLes observations de Wegener
Concordance entre les formes des continents
Indices morphologiques
2.
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en
tsLes observations de Wegener
Analogies des faunes et des flores continentales
Indices paléontologiques
2.
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en
tsLes observations de Wegener
Continuité des structures géologiques
Indices géologiques
2.
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tsLes observations de Wegener
Répartition des traces glaciaires
Indices climatiques
Les traces de la glaciation permocarbonifère sur les continents actuels
…que si les continents du Gondwana ont été autrefois réunis
• Continents = radeaux circulant sur le manteau
• Fonctionnent comme un brise-glace• Forces motrices : marées/rotation
Problèmes à l’époque :Problèmes à l’époque :
• Les forces invoquées sont ridiculement faiblesLes forces invoquées sont ridiculement faibles
• Ne prédit pas des observations indépendantes à Ne prédit pas des observations indépendantes à celles utilisées pour construire l’hypothèse…celles utilisées pour construire l’hypothèse…
2.
Déri
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en
tsLe modèle de Wegener (1920)Le modèle de Wegener (1920)
……Enfin une observation Enfin une observation indépendante confirmant indépendante confirmant la dérive des la dérive des continents…continents…
2.
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ts
Sur les continents, certains minéraux enregistrent le champ magnétique
Ce sont de véritables paléoboussoles
La Preuve par le paléomagnétisme
Dérive des pôles (1955)Dérive des pôles (1955)
……mais le scepticisme des mais le scepticisme des opposants persiste…opposants persiste…
3.
La c
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vecti
on
Que se passe-t-il dans le manteau ?
Dès 1930, HolmesDès 1930, Holmes proposa un proposa un modèle prémonitoiremodèle prémonitoire au concept moderne au concept moderne
Courant de convection causés par la chaleur radioactive des rochesCourant de convection causés par la chaleur radioactive des roches
Transfert de matière : la convection
MAIS : l’équilibre mécanique dépend des MAIS : l’équilibre mécanique dépend des forces d’Archimède et de la forces d’Archimède et de la
viscosité du milieuviscosité du milieu
3.
La c
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vecti
on
Quel est le mécanisme de transfert de chaleur ?
3.
La c
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vecti
on
Conséquence de la radioactivité naturelle des roches… …de la chaleur et de la convection
Éléments radioactifs dans le manteau : 238U, 235U, 232Th, 40K
Les océans sont profonds et jeunes…Les océans sont profonds et jeunes…
… …et les continents élevés et vieux et les continents élevés et vieux
4.
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Les observations qui questionnent
4.
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Les observations qui questionnent
La répartition des séismesLa répartition des séismes
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Les observations qui questionnent
La répartition du volcanismeLa répartition du volcanisme
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La découverte des rides océaniquesLa découverte des rides océaniques
Les observations qui questionnent
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Les observations qui questionnentLes observations qui questionnent
La subduction découverte La subduction découverte par les sismologuespar les sismologues
Foyers des tremblements
de Terre
Plan de Wadati-Benioff
Wadati en 1930 et Benioff en 1955 (séismes profonds sous les fosses suivant des plans inclinés)
4.
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Wilson (1965)
Transformantes témoins de l’expansion
Non transformantesRides = marqueurs du déplacement
SenestreDextre
Faille
Rides océaniques
Faille
Failles
Les failles transformantes
Permet d'accommoder des différences de vitesses dans le déplacement des plaques les unes par rapport aux autres
4.
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Les failles transformantes
Mécanismes au foyerMécanismes au foyer
Détermine le type de faille à l’origine du séisme- orientation- nature convergente, divergente ou coulissante
Quadrants compressifs (représentés par convention en noir)
Quadrants extensifs (en blanc)
Cas d’une faille décrochante
Foyer du séisme
Cercle
Cf. TD !
4.
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Les anomalies magnétiques des fonds océaniques
Aimantation des roches magmatiques (enregistrent le Aimantation des roches magmatiques (enregistrent le champ magnétique)champ magnétique)
Température (ou Point) de Curie (ex.: FeTempérature (ou Point) de Curie (ex.: Fe33OO44 = 575°C) = 575°C)
Inversions du champ magnétique !Inversions du champ magnétique !
Anomalies magnétiquesAnomalies magnétiques
positives négatives
Mesure le champ Mesure le champ magnétiquemagnétique
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Les anomalies magnétiques des fonds océaniques
Un modèle pour leur origineUn modèle pour leur origine(Vine et Matthews, 1963)(Vine et Matthews, 1963)
« Peau de zèbre », « Tapis roulant » preuve de l’expansion océanique
- Bandes parallèles à la dorsale
- Aimantation rémanente du champ magnétique terrestre
- Roches magnétiques piègent le champ au moment de leur refroidissement,
• Ils naissent au niveau des ridesIls naissent au niveau des rides
• Disparaissent au niveau des fossesDisparaissent au niveau des fosses
• Ont une expansion symétrique aux ridesOnt une expansion symétrique aux rides
4.
L’e
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http://www.ulg.ac.be/geolsed/geol_gen/geol_gen.htm
Les fonds océaniques sont en expansion !!!Les fonds océaniques sont en expansion !!!
Quizz
Quel est le sens de déplacement de ces failles transformantes ?
a. b.
5.
La t
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Les principes de la tectonique des plaques
C’est une théorie !(Morgan, 1968)(Morgan, 1968)
• Bloc crustal indéformable = lithosphère (rigide ~100km)
• Se déforme uniquement à ses frontières
Rides et subduction ; changement de forme
Failles transformantes : conservative
La surface est composée de plaque rigides et finesLa surface est composée de plaque rigides et fines
Les continents sont insubmersiblesLes continents sont insubmersibles
Hypothèses :
Plaques
Théorème d’Eulergéométrie
Vitesses en tout point
Géométrie des frontières
Évolution Des frontières
HypothèseHypothèse
5.
La t
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Les principes de la tectonique des plaques
Le modèle géométriqueLe modèle géométrique : Le théorème d’Euler : Le théorème d’Euler
PrédictionsPrédictions
5.
La t
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Les principes de la tectonique des plaques
Le modèle géométriqueLe modèle géométrique : Le théorème d’Euler : Le théorème d’Euler
Tout déplacement d’un bloc rigide Tout déplacement d’un bloc rigide sur une sphère sur une sphère
= = rotation autour d’un axe rotation autour d’un axe
(vitesse angulaire (vitesse angulaire ))
On peut prédire la vitesse en tout On peut prédire la vitesse en tout point à partir de 2 paramètres :point à partir de 2 paramètres :
* Coordonnées du pôle* Coordonnées du pôle * Vitesse angulaire* Vitesse angulaire
Le pôle de la rotation Le pôle de la rotation (pôle d’Euler)(pôle d’Euler)
5.
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Théorème d’Euler : Failles transformantes = Petits cercles dont le centre est sur l’axe du pôle d’Euler
Université de Liège
http://www.ulg.ac.be/geolsed/geol_gen/geol_gen.htm
Les principes de la tectonique des plaques
Comment trouver ces pôles ?Comment trouver ces pôles ?
Utiliser les failles transformantes pour déterminer la position des pôles d’Euler
Faille Faille transformantetransformante
pôle pôle d’Eulerd’Euler
5.
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UtiliserUtiliser (i) les anomalies magnétiques (i) les anomalies magnétiques (ii) la position du pôle d’Euler(ii) la position du pôle d’Euler
on détermine la vitesse angulaireon détermine la vitesse angulaire
V V ==.d.d
dd
VV
Les principes de la tectonique des plaques
Comment déterminer la vitesse angulaire ?Comment déterminer la vitesse angulaire ?
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Les principes de la tectonique des plaques
Déterminer les pièces du puzzle lithosphérique (Le Pichon, 1968)
Xavier Le Pichon, en fit une première application. Il divisa la surface du globe en 6 plaques lithosphériques dont il détermina les frontières à partir de l’activité tectonique et calcula les pôles de rotation de leur mouvement relatif depuis 120 millions d’années.
5.
La t
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Quelles prédictions permet la théorie ?
Appliquer la théorie pour déterminer Appliquer la théorie pour déterminer les vitesses en tout pointles vitesses en tout point
pôle d’Eulerpôle d’Euler
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Quelles prédictions permet la théorie ?
Chaîne de l’Empereur (Hawaii)Chaîne de l’Empereur (Hawaii)
Autre moyen de mesurer Autre moyen de mesurer les vitesses des plaquesles vitesses des plaques
Points chauds = panaches profonds Points chauds = panaches profonds
5.
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Tester la théorieTester la théorie
Mesurer les vitesses instantanées par GPSMesurer les vitesses instantanées par GPS
Voir TD…Voir TD…
Ce qu’il faut retenirCe qu’il faut retenir
•La surface de la Terre bouge à ~3cm/an (= vitesse de croissance des ongles…)
•On peut diviser la surface en un puzzle lithosphérique = les plaques
•Les mouvements doivent respecter des règles élémentaires de géométrie
•La théorie prédit la vitesse en tout point du globe !
•La tectonique des plaques est une THEORIE. Elle est donc simplificatrice et n’explique pas tout par essence
