ChapIV De la dérive des continents à la tectonique des plaques

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Pb I : Quelles sont les nouvelles données scientifiques qui ont conduit à l’idée d’une expansion des fonds océaniques ?

I-L’hypothèse d’une expansion océanique

Q1 ,2 et 3 p 113

Bilan

La mise en évidence des dorsales océaniques présentant un flux géothermique très élevé, associée à l’idée d’une convection mantellique énoncée par Holmes, a conduit Hess et Dietz à proposer l’hypothèse d’une expansion des fonds océanique en « double tapis roulant ».

Lexique :

Dorsales, plaines abyssales, plateau continental, talus continental, fosses océaniques, flux géothermique

 

Pb II quel a été l’apport des arguments paléomagnétiques  dans la confirmation de la dérive des continents ?

II -Les arguments paléomagnétiques :

TP n° 4 les  arguments du paléomagnétisme-élève

vidéo Champ magnétique terrestre et inversion des pôles

 

Doc. 1 :

  • Les pôles Nord magnétique et géographique peuvent être localisés à des latitudes et les longitudes précises.
  • Ils ne sont pas confondus et sont distants d’environ600 km. Une étude similaire est possible avec les pôles Sud.

 

Doc. 2 :

  • Dans l’hémisphère Nord comme dans l’hémisphère Sud, l’aiguille de la boussolepointe en direction du pôle Nord magnétique.

 

Doc. 3 :

  • Une roche telle qu’un basalte dévie l’aiguille d’une boussole.
  • La présencede ce magnétisme fossile au sein de ces roches peut être exploitée.

Doc. 4 :

  • La position du paléopôle déterminée à partir d’échantillonsde même âge mais prélevés sur des continents différents.
  • On constate que pourcette époque plusieurs paléopôles sont trouvés.
    • Or il ne peut y avoir qu’un seul pôleNord magnétique à une époque donnée.
    • è les continents sur lesquels ontété réalisés les prélèvements qui se sont déplacés.
    • document b è l’Amérique et Afrique étaient réunis jusqu’à – 250 Ma, puis se sontséparés et dérivé

 

Bilan

Comme il ne peut y avoir qu’un seul pôle Nord (ou un seul pôle Sud) magnétiqueà une époque donnée, seule une mobilité horizontale des continents permet d’expliquer les différentspaléopôles trouvés

 

Partie 2 : Q1, q2 et q3 p 117

 

Doc. 1 et 2 :

  • La présence d’anomalies magnétiques enregistrées au fond des océansest à relier avec :
  • la mise en évidence d’inversions du champ magnétique au cours destemps géologiques.
  • l’existence dans les basaltes (les aimants dans le modèle) d’un magnétisme fossile.
  • Une anomalie positive = l’addition du champ magnétiqueactuel avec le champ paléomagnétique de même polarité (aimants « normaux »dans le modèle).
  • Une anomalie négative =la présence d’un champ paléo-magnétique de polarité inverse (aimants « inverses » dans le modèle) qui se soustraitau champ actuel.

 

Doc. 3 :

  • La mise en relation des données du paléomagnétisme avec l’âge des basaltesdes fonds océaniques è calculer une vitesse d’expansion.
  • Le résultat trouvéici pour l’Atlantique Nord est d’environ 1,8 cm par an de part et d’autre de la dorsaleè une vitesse d’expansion de 3,6 cm par an.

 

Doc. 4 :

  • Les travaux de Vine et Matthews permettent de comprendre que le plancherocéanique se met en place à partir de magma remontant à l’axe de la dorsale.
  • En refroidissant,ce magma acquiert une aimantation dont la polarité est normale ou inverseselon la période.
  • Ainsi, en s’éloignant de l’axe de la dorsale les anomalies magnétiques+ et – alternent et l’âge des fonds océaniques augmente.

 

 

Bilan

Les données majeures du paléomagnétisme décrites sont :

  • les inversions du champ magnétiqueterrestre au cours des temps géologiques
  • les anomalies magnétiques au fonddes océans formant des bandes parallèles entre elles et symétriques par rapport à l’axede la dorsale.
  • Ces données, mises en relation avec l’âge des basaltes des fonds océaniques,prouvent que le plancher océanique est en perpétuelle expansion

 

 

Lexique :

Champ magnétique terrestre, paléomagnétisme, magnétomètres, paléopôles, inversions du champ magnétiques, Teslamètres,

 

Pb III Quel a été l’apport des données sismiques  au niveau des zones de subduction

  • La distinction entre lithosphère et asthénosphère

TP

Partie 1 quelle est la répartition des foyers sismiques dans les zones de subduction ?

Partie 2 comment expliquer les anomalies du flux géothermiques au niveau des zones de subduction ?

q1 et q2 p119

 

Lexique :

Flux thermique, Isothermes, Plan Wadati-Benioff, Lithosphère, Asthénosphère, ductile,

 

Doc. 1 :

  • La vitesse des ondes sismiques dépend en partie de la densité des milieux traversés.
  • Les anomalies thermiques déduites de l’étude des enregistrements des ondespermettent de repérer une zone froide à l’aplomb de la fosse océanique et une zonechaude sous l’arc volcanique.

 

Doc. 2 :

  • Le modèle des isothermes déduit des mesures du flux géothermique dansles zones de subduction montre une zone froide qui plonge sous la zone volcanique.
  • Cette zone froide est à l’origine de l’accélération des ondes sismiques (séisme superficieldu doc. 1).

 

Doc. 3 :

  • La présence sous le continent, au niveau du Japon, de foyers sismiques engrande profondeur, disposés selon un plan incliné, sur une épaisseur d’environ 100 km,est interprétée comme une couche rigide qui s’enfonce dans le manteau.
  • Cette coucherigide et froide (doc. 1 et 2) appelée lithosphère est distinguée de l’asthénosphère ductile,la base de la lithosphère correspondant à l’isotherme 1 300 °C.

 

Bilan

L’étude des ondes sismiques et du flux géothermique dans les zones de subductionmontre la présence d’anomalies thermiques avec une zone froide qui plonge dans lemanteau plus chaud.

Ces données sont en accord avec celles tirées de la présence etde la répartition des foyers sismiques en profondeur qui montrent une zone rigide de100 km d’épaisseur qui s’enfonce dans le manteau. Ainsi, lithosphère rigide et froideest distinguée de l’asthénosphère ductile et plus chaude.

 

 

Pb IV  quel a été l’intérêt de la découverte des failles transformantes et celle des points chauds dans la construction de la théorie de la tectonique des plaques ?

  • Les failles transformantes et les points chauds, d’autres arguments

Q1 et q2 p121

Q1, q2 et q3 p123

 

Lexique :

Failles transformantes, pôles eulériens, oint chaud

P120- 121

Doc. 1 :

  • Les failles transformantes décalent l’axe des dorsales océaniques.
  • Il s’agitd’une frontière de plaque en coulissage.

 

Doc. 2 :

  • Les failles transformantes ne présentent une activité sismique que sur la partiequi décale l’axe des dorsales.
  • Cette localisation appuie le fait que ces failles transformantessont des frontières de plaques en coulissage.

 

Doc. 3 et 4 :

  • Les failles transformantes sont assimilées à des petits cercles centrés sur le même axe.
  • Ainsi, le déplacement des plaques rigides sur le globe correspond à unerotation autour d’un axe, dit axe eulérien, passant par le centre de la Terre.
  • Les pôlesde rotation appelés pôles eulériens (distincts des pôles géographiques) permettent dereconstituer les déplacements des plaques.

 

P122- 123

Doc. 1 :

  • En intégrant l’ensemble des données géologiques de l’époque (données sismiques,volcaniques, paléomagnétiques, cinétiques…), les chercheurs Morgan, Mc Kenzieet Le Pichon proposent un premier modèle où la surface de la Terre est découpée en six plaques lithosphériques.
  • Les mouvements relatifs des plaques aux différentes frontièressont précisés :
  • mouvements divergents aux dorsales,
  • mouvements décrochantsau niveau des failles transformantes,
  • mouvements convergents aux fosses océaniques.

 

Doc. 2 :

  • Le volcanisme de point chaud est, dans la plupart des cas, situé au sein mêmedes plaques et non aux frontières des plaques.
  • Il échappe au modèle globalproposé dans le document 1.

 

Doc. 3 :

  • La théorie des points chauds proposée par Morgan permet d’expliquer les alignements d’îles volcaniques.
  • La direction de la plaque Pacifique au-dessus du pointchaud d’Hawaï a été NNO-SSE de – 65 Ma à – 44 Ma puis NO-SE par la suite.
  • Lavitesse de déplacement de la plaque est d’environ 8,5 cm par an.

 

BILAN

La découverte des failles transformantes( Wilson) a permis de comprendre et de reconstituer le déplacement de plaques rigides sur le globe terrestre. Ainsi, l’hypothèse « plaquiste » proposée par Morgan avec le déplacement de plaques lithosphériques à la surface du globe a pu être argumentée.

Un point chaud(Morgan) quasi immobile dans le manteau profond, alimente le volcanisme de surface et perforerégulièrement la plaque lithosphérique qui se déplace au-dessus.

Il en résulte des alignementsd’îles volcaniques, les îles les plus éloignées du volcanisme actuel étant lesplus anciennes.

Ce phénomène apporte donc un argument supplémentaire à la théoriede la tectonique des plaques.

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