Wegener construit une théorie appelée « dérive des continents On cherche les arguments qui lui ont servi à formuler cette théorie. Les arguments concernent plusieurs domaines de la géologie : • Les contours des continents (reliefs des marges continentales plus précisément) • Les structures géologiques (massifs montagneux anciens) • Les fossiles terrestres (fossiles du secondaire principalement) • Les traces de glaciation (sens d’écoulement des glaciers) site de travail sur les OF p g NTRODUCTION : La t expliquant le fonctio st une théorie gener tente de l’expliquer par la dérive des continents.
Les découvertes sur les fonds océaniques et sur la lithosphère montrent que l’océan est expansion à partir des dorsales. L’étude des sédiments océaniques, des points chauds, du magmatisme à la dorsale et les mesures GPS confirment les mouvements des plaques tectoniques. Dérive des continents . • Arguments à la théorie : fossiles, morphologie des cotes, géologie, paléoclimatologie • Arguments contre cette théorie : sismologie montrant que la terre est solide • Existence de 2 croûtes terrestres : continentale et océanique Il Expansion des océans mesures sismiques
Ill Tectonique des plaques • Notion de plaque tectonique : plaque lithosphérique, quelques plaques, failles transformantes • Plaques en mouvement : mesures directes et actuelles par GPS • Confirmation de l’expansion océanique par l’étude des sédiments océaniques • Confirmation du mouvement des plaques par l’étude des points chauds • Confirmation de l’expansion océanique par la fusion partielle à la dorsale. CONCLUSION TECTONIQUE DES PLAQUES : L’hypothèse de la dérive des continents d’abord réfutée par les études sismiques, s’est prolongée par une théorie de l’expansion des océans puis e la tectonique des plaques.
Les mouvements des plaques tectoniques sont mis en évidence par les mesures GPS, le magnétisme, le volcanisme de point chaud et la sédimentation. es plaques lithosphériques, constituées de croûte et de manteau, se créent aux dorsales par fusion partielle et disparaissent dans les zones de subduction. Les mouvements de plaques, divergents – convergents — coulissants, résultent de la convection de la remontée de l’asthénosphère aux dorsales et de l’enfoncement de la lithosphère aux fosses. Dérive des continents : NAISSANCE DE LA THEORIE : LA DERME DES CONTINENTS A.
ARGUMENTS D’UNE MOBILITE HORIZONTALE DES CONTINENTS 1) Arguments morphologiques : la complémentarité de la forme des côtes Africaines et Sud-Américaines, Européenne et Nord- Américaines, permet de penser que les continents actuellement éloignés ont pu être jointifs 2) Arguments paléontologi ues : la résence des mêmes fossiles sur deux continen la même époque incite ? 2 0 sur deux continents différents à la même époque Incite à penser que ces deux continents ne pouvaient pas être séparés par un océan, barrière infranchissable pour ces animaux et végétaux. Arguments pétrographiques : la composition géologique similaire des boucliers (réglons de montagnes anciennes) américains et africains suggère une continuité de ces formations, Incompatible avec la séparation d’un fond océanique différent. 4) Arguments paléoclimatiques : le sud de l’Amérique, de l’Afrique, de l’inde et de l’Australie, possède des traces de glaciers du même âge ; la position des traces, inexplicable dans la position actuelle des continents, devient cohérente avec un glacier polaire lorsque ces continents sont rassemblés. ) Arguments géodésiques : la répartition bimodale des ltitudes séparant les océans et les continents contredit l’existence d’une croûte terrestre unique et permet de penser qu’il existe 2 types de croûtes terrestres : une croûte continentale et une croûte océanique. L’ARGUMENT SISMIQUE À ‘ORIGINE DU REJET DE LA THÉORIE 1) Les ondes sismiques un séisme est un tremblement de la terre du à rupture profonde il signifie que la croûte terrestre est rigide. Un séisme créé des ondes enregistrables par un sismographe.
Un sismogramme montre plusieurs types d’ondes . • les ondes arrivées en premier, ondes p, les plus rapides, eprésentent l’onde de compression de la matière. • les ondes arrivées en second, ondes S, plus lentes, représentent l’onde de cisaillement de la matière ; elle ne se propage pas dans les liquides. La présence d’ondes S indique que le milieu traversé n’est pas liquide. 0 pas dans les liquides. La présence d’ondes S Indique que le milieu traversé n’est pas liquide. les ondes de surface, ondes L et R, plus lentes, sont responsables des destructions) 2) Discontinuité entre croûte et manteau : Une onde sismique est réfléchie et réfractée lorsqu’elle change de milieu de propagation. La présence d’ondes P réfléchies, arrivant après les ondes P et avant les ondes S (ondes PMP) montre qu’il existe un changement de milieu sous la croûte terrestre. Cette surface de réflexion correspond à la limite entre la croûte et le manteau.
La différence de temps entre les ondes P et PMP permet de mesurer la profondeur du MOHO, et donc de mesurer l’épaisseur de la croûte terrestre. 3) L’étude sismique de la terre montre que la terre est globalement rigide Les ondes P se propagent partout dans la terre. Les ondes S se propagent dans la croûte, dans le manteau et dans le noyau nterne, mais pas dans le noyau externe : cette partie profonde de la terre est donc liquide La zone d’ombre des ondes P, provoquée met en évidence la discontinuité de GUTEMBERG, entre le manteau et le noyau.
La baisse de la vitesse des ondes P et l’absence d’ondes S sous cette discontinuité met en évidence une couche liquide correspondant au noyau externe. La vitesse des ondes varie selon la pression, la température et la nature chimique du milieu traversé. Les mesures des vitesses sismiques montre que plus le milieu est profond, plus la vitesse est élevée, ce qui signifie que le est plus rigide. Le manteau est donc globalement rigide et ne permet pas de dérive des continents sur une surface liquide.
L’hypothèse de Wegener manque d’u 4 0 permet pas de dérive des continents sur une surface liquide. L’hypothèse de Wegener manque d’un mécanisme cohérent. c. DEUX CROUTES TERRESTRES DIFFÉRENTES AU DESSUS DU MANTEAU 1) Croûte continentale : Elle se compose essentiellement de granite constitué de quartz, plagioclase ou orthose (feldspath), biotite ou muscovite (micas). Ces minéraux s’imbriquent entièrement les uns dans les autres donnant une structure cristalline (dite aussi grenue).
Les éléments O, SI, AL K, composent ces minéraux. 2) Croûte océanique : Elle contient des basaltes surmontant des gabbros, tous deux constitués de pyroxène, olivine, plagioclase. Les cristaux du gabbro entièrement imbriqués les uns dans les autres constituent une structure cristalline. Les petits cristaux du basalte dispersés dans une pâte vitreuse forment une structure hémicristalline. Les éléments chimiques O, SI, AL, FE composent ces mneraux. ) Manteau : il est formé de péridotite constituée d’olivine et de pyroxène en structure cristalline. Les éléments chimiques O, SI, MG, FE composent ces minéraux. L’existence de deux croûtes différentes confirme l’hypothèse de Wegener : Les continents et les océans sont de nature différente et des mécanismes ont pu intervenir dans les océans pour modifier les positions. Bilan : l’hypothèse de la dérive des continents est émise par Wegener à partir d’observations paléontologiques, géologiques, paléoclimatiques, morphologiques.
Les études sismiques montrent que la terre est globalement solide : le déplacement des continents ne semble donc pas possible sur ces matériaux rigides. La connaissance de la composition des croûtes confirm as possible sur ces matériaux rigides. La connaissance de la composition des croûtes confirme l’existence de deux ensembles distincts, continents et océans. Expansion des océans Le fond océanique présente une activité volcanique importante à la dorsale médiane et des fosses marines profondes à la périphérie.
La surface de la terre est découpée en plaque mobiles les unes par rapport aux autres. Comment la connaissance des océans permet-elle de vérifier la théorie de la dérive des continents et de formuler la théorie de la « tectonique des plaques HYPOTHESE DUNE EXPANSION DES OCEANS . Morphologie des océans : Les fonds sous-marins se caractérisent par une marge continentale périphérique comprenant un plateau continental (-200m) puis un talus et par une large montagne médiane appelée « dorsale océanique » entourée de plaines abyssales (-4. 00/-5. 000 m). certaines marges sont bordées de fosses océaniques profondes (-7. 000 ? -11 . OOO rn) 2. Mesure du paléomagnétisme : Les mesures magnétiques du fond océanique montrent des anomalies positives et négatives symétriques par rapport à l’axe de la dorsale et de plus en plus âgées vers la périphérie. ?? Les anomalies magnétiques négatives découlent de la présence d’oxydes de fer dans les basaltes océaniques orientés dans le sens inverse au champ magnétique, lors de la sortie du basalte ? la dorsale. ?? Les anomalies magnétiques positives découlent de la présence d’oxydes de fer des basaltes océaniques orientés dans le même sens que le champ magnéti ue lors de la sortie du basalte à la dorsale 6 0 sortie du basalte à la dorsale Les basaltes sortis et refroidis à la dorsale sont continuellement repoussés vers la périphérie : le fond océanique s’agrandi à partir e la dorsale : l’océan est en expansion Les anomalies magnétiques témoignent de l’expansion du fond océanique, des deux côtés de la dorsale simultanément 3.
Mesure du flux géothermique : La perte de chaleur est permanente à la surface de la terre. Le flux thermique moyen est similaire dans les océans et les continents (40 à 60 mW/m2) mais très élevé aux dorsales (>300 mW/m2 jusqu’à 1000 mW/m2), ce qui laisse penser à une remontée du manteau profond chaud à ce niveau. On pense que la radioactivité du manteau est à Porigine de cette chaleur. La mesure géothermique du globe témoigne d’une forte perte e chaleur aux dorsales, origine possible du déplacement des plaques tectoniques (et des continents 3 DISTINCTION LITHOSPHÈRE / ASTHENOSPHÈRE 1.
Mise en évidence sismique de l’asthénosphère : Les ondes sismiques P et S sont ralenties dans le manteau supérieur entre 100 km et 200 km de profondeur. Ce ralentissement des ondes sismiques témoigne de la présence d’une couche de manteau solide mais peu rigide (ductile) épaisse de 1 00 km, nommée asthénosphère. La partie supérieure de l’asthénosphère est définie par l’isotherme 13000C (isotherme = ligne de même température) La partie superficielle, d’une tem érature inférieure à 1300DC, comprenant la croûte océ tinentale et le manteau 2.
Mise en évidence sismique de l’enfoncement de la lithosphère dans le manteau : près des fosses océaniques, les foyers sismiques se répartissent le long d’un plan incliné jusqu’? 670 km de profondeur ; ce plan, appelé plan de Bénioff Wadatti, témoigne de l’enfoncement du plancher océanique rigide et cassant dans l’asthénosphère moins rigide La disparition du plancher océanique aux fosses de subduction est en accord avec l’expansion du plancher océanique à partir e la dorsale et avec fidée d’un déplacement du fond océanique entraînant les continents. . Mise en évidence thermique de l’enfoncement de la lithosphère dans l’asthénosphère. Aux fosses océaniques, le flux thermique est très faible, témoignant d’un plancher océanique froid correspondant à la lithosphère océanique. Le tracé des géothermes (courbe d’évolution de la température en fonction de la profondeur) permet de visualiser renfoncement de cette plaque lithosphérique froide dans l’asthénosphère et le manteau inférieur chauds.
Tectonique des plaques A – PLAQUES LITHOSPHÉRIQUES EN MOUVEMENT Notion de plaque lithosphérique : Une plaque lithosphérique est une portion de lithosphère rigide et calme, limitée par des zones actives : activité sismique, activité volcanique, chaîne de montagne. Exemples : Plaque Nord (Sud) Américaine, Pacifique, Eurasiatique, Nazca, Caraïbes, Indienne Failles transformantes : les plaques rigides bougent les unes par rapport aux autres.
Comme elles se déplacent à des vitesses variables suivant les lieux et sur une surface sphérique, elles cassent transversalement : des failles d’ajustement s’appellent ailles transfo B0 elles cassent transversalement : des failles d’ajustement s’appellent « failles transformantes B – CONFIRMATION DE L’EXPANSION PAR LE MOUVEMENT REEL ACTUEL DES PLAQUES La géodésie : mesure par GPS Global Positioning System) en temps réel du déplacement continu des plaques : vitesse, direction, sens.
Ces mesures montrent que les plaques divergent ou convergent ou coulissent C – CONFIRMATION DE L’EXPANSION OCEANIQUE PAR LES SEDIMENTS OCEANIQUES Les sédiments s’accumulent continuellement sur le fond océan. Des carottes de sédiments prélevées jusqu’au socle basaltique ontre que les dépôts sédimentaires sont symétriques par rapport à l’axe de la dorsale et que leur base est de plus en plus jeune vers la dorsale.
Ces couches sédimentaires témoignent de l’expansion océanique à partir des deux côtés de la dorsale simultanément. La mesure de l’âge des sédiments et de leur distance à la dorsale permet d’évaluer la vitesse d’expansion de l’océan D – MOUVEMENTS CONFIRMES PAR LES POINTS CHAUDS Des poches de magma remontent continuellement à partir d’une zone fixe et stable localisée à la limite noyau – manteau. L’alignement de volcans de + en + âgés avec éloignement point chaud montre le sens de déplacement plaque.
La mesure de l’âge des volcans par rapport à leur distance du point chaud (volcan actif le plus jeune) permet d’évoluer la vitesse de déplacement de la plaque. gonflement thermique de la lithosphère. Ce gonflement thermique provoque l’amincissement et l’écartement des deux plaques : la pression exercée par la lithosphère diminue. Cette forte chaleur et cette faible pression provoque la fusion partielle de la péridotite de l’asthénosphère : les solidus de la éridotite recoupe le géotherme de la dorsale vers 20km.
Le liquide issu de la fusion partielle est plus léger que le reste solide, remonte et Saccumule vers 5 km de profondeur en formant une chambre magmatique sous la dorsale. arguments pour la dérive Distribution bi-modale des altitudes, paléoclimat, fossiles, Mésosaurus, Glossoptéris, parallélisme des côtes — plateau continental, mobilité horizontale, massifs géologiques anciens (crêtons) contre la dérive Mobilité verticale, rigidité de la croûte.
Onde sismique (sismogramme, sismographe) station, foyer, épicentre, ndes p et S, compression, cisaillement, propagation des ondes, vitesse sismique, discontinuité, rai direct – réfléchi – réfracté, surface de discontinuité, MOHO, GUTEMBERG (LEHMANN) composition croûte et manteau Croûte continentale ou océanique, manteau, roche et minéraux, pétrologie, granite, basalte, gabbro, péridotite, quartz, plagioclase, orthose, biotite, muscovite, olivine, pyroxène, structure d’une roche, cristalline, (holo) cristalline, grenue, hémicristalline, microlithique, microlithe, verre, éléments chimiques d’une roche : silice ox ène, aluminium, fer, magnésium, sodium, pota 0 0
