Chap III: La tectonique des plaques un modèle qui s’enrichit

 

Pb I : quel a été l‘apport de l’étude des fonds océaniques dans la confirmation de l’expansion océanique ?  

I-L’expansion océanique confirmé par les forages

Poly  ou Q1, 2 et 3 p137

Ce diaporama nécessite JavaScript.

Bilan   

Chaque forage traverse l’ensemble des couches sédimentaires jusqu’au plancher basaltique.

Les différentes couches de roches sédimentaires correspondent à des dépôts successifs de sédiments.

Donc plus une couche est profonde plus elle est ancienne (et inversement). Conformément au modèle :

– plus on s’éloigne de l’axe de la dorsale, plus le nombre de strates de sédiments forés est grand car la durée de sédimentation est longue ;

– les sédiments au contact des basaltes sont de plus en plus anciens à mesure que l’on s’éloigne de l’axe de la dorsale;
– les dépôts sédimentaires sont symétriques de part et d’autre de la dorsale.

Par ailleurs :

La répartition topographique des anomalies magnétiques coïncide toujours avec la carte géologique.

On obtient alors les mêmes datations par deux méthodes différentes (stratigraphique et  paléomagnétique) , ce qui est conforme au modèle

Pb II   quelle information et quelle précision donnent les mesures GPS sur le déplacement des plaques ?

1- Le système GPS (Global Positioning System)
1) le réseau :

– 24 satellites envoient en continu des signaux de position et gravite à  20 000 km d’altitude

– en  moyenne il y a au moins 4 satellites « visibles » en permanence en tout point du globe.

 2) Le suivi et le contrôle :

– 5 stations calculent en permanence les corrections à apporter aux messages des satellites.

3) Le client  ou l’utilisateur.

– Chaque récepteur GPS reçoit les messages de 4 satellites

– il mesure alors le temps d’arrivée des signaux qui est proportionnel à la distance.

-Trois satellites permettent de déterminer la latitude et la longitude, le quatrième permet de mesurer l’altitude.

– Les GPS scientifiques on une précision de l’ordre du mm.

– En utilisant les points chauds comme des repères fixes on peut déterminer le déplacement absolu d’un point quelconque du globe.

Les Coordonnées géographiques :

– La latitude :

C’est la mesure angulaire d’un point à l’équateur mesurée en degrés. Sa valeur va de 0° à l’équateur à 90° aux pôles. C’est donc l’expression du positionnement nord-sud de ce point.

 – La longitude :

C’est la mesure angulaire d’un point par rapport à un méridien de référence (le méridien de Greenwich). Sa valeur va de 0° sur le méridien de référence à 180° ouest = -180° ou 180° est = +180°. C’est donc l’expression du positionnement est-ouest de ce point.

 

2- Les mouvements des plaques mesurés par le système GPS TP  ou q2 et q 3 p139

Les stations GPS fournissent chacune les données de trois graphiques représentant les variations de latitude, longitude et altitude en fonction du temps.

Pour la latitude l’équation de la droite de régression est de la forme y = ax+b où a représente le coefficient directeur de la droite Δ latitude / Δ temps, c’est à dire la vitesse de déplacement de la station en mm/an (rate mm/yr). Il en est de même pour la longitude.

Par convention une vitesse positive indique un déplacement vers le Nord ou vers l’Est et une vitesse négative un déplacement vers le Sud ou vers l’Ouest.

On peut alors calculer la vitesse résultante (théorème de Pythagore) et en déduire le déplacement absolu des plaques.

Déplacements absolus des plaques (modèle NUVEL1A)

Il existe des plaques rapides avec une vitesse de déplacement absolu > 6 cm/an alors que les autres sont lentes avec une vitesse < 4 cm/an.

Or on constate que les plaques rapides sont celles qui subductent (comme la plaque Pacifique ou la plaque de Nazca) et les plaques lentes sont celles qui ne subductent pas (comme la plaque Eurasie ou la plaque Africaine).

Il en résulte que plus la traction gravitaire au niveau des zones de subduction est élevée, plus la divergence des plaques au niveau des dorsales est elle même élevée

Bilan :

Les GPS permettent de détecter les mouvements instantanés des plaques.

On peut ainsi caractériser les mouvements des plaques eu niveaux de leurs frontières :

– F divergents,

– F. convergente

– F. au niveau des failles transformantes.

‐la dorsale Pacifique est une dorsale rapide : de 10 à 16 cm/an

‐la dorsale Atlantique est une dorsale lente : de 2 à 3 cm/an

Les mesures GPS ont permis dans les années 1995 d’affiner le modèle initial à 6 plaques vers un modèle cinématique global actuel qui contient 14 plaques lithosphériques principales.

 

Pb III : comment est produite la lithosphère océanique ?

Poly TP  ou  q 1, 2 et 3 p 145

  • Les dorsales sont caractérisées par une vallée axiale : un fossé de quelques dizaines de Km de large bordé par des failles normales.
  • C’est une zone d’effondrement liée à l’extension.
  • Les études sismiques montrent que la lithosphère est très amincie à cet endroit avec un géotherme 1300°C plus proche de la surface.
  • Les dorsales sont le lieu d’une forte activité volcanique au niveau du rift, ce qui compense son effondrement.
  • Au niveau de la dorsale, on observe une anomalie chaude, celle‐ci suggère une montée magmatique due à un courant ascendant dans le manteau. Il y a donc une remontée de l’asthénosphère. ( voir FLUX GÉOTHERMIQUE ET TOMOGRAPHIE SISMIQUE chap De la dérive des continents à la tectonique des plaques)
  • Lors de cette remontée la péridotite du manteau subit une baisse de pression qui provoque son début de fusion à partir de 80 Km de profondeur.
  • Cette fusion de la péridotite reste partielle (taux de fusion de 15%), le magma obtenu s’injecte dans la lithosphère et parfois s’accumule dans une chambre magmatique (dorsale rapide).
  • Une partie du magma de la chambre cristallise lentement le long des parois et donne naissance au gabbro de texture grenue.
  • Une partie du magma s’infiltre dans les failles et parvient en surface puis subit un refroidissement brutal (arrêt de la cristallisation). Il donne alors naissance au basalte de texture microlithique (Basalte sous forme de pillow‐lavas ou coussins)

Bilan :

  • Les dorsales surplombent les flux ascendants de chaleur interne. Cette remontée de matériel chaud par convection provoque une décompression presque sans perte de chaleur, et déclenche ainsi une fusion partielle de la péridotite, roche du manteau entre 30 et 80 Km de profondeur.
  • Le taux de fusion faible (10-15%) permet ainsi la création d’un magma qui est immédiatement évacué vers quelques kilomètres de profondeur, où il commence à se refroidir.
  • C’est le mécanisme de l’accrétion à l’origine de l’expansion océanique.

 Pb IV : quelle informations apporte la tomographie sismique ? TP n 9

IV – Tectonique globale et tomographie sismique ?

  • Ce diaporama nécessite JavaScript.

  • 1- donner le principe de la tomographie sismique.
  • 2- préciser comment une zone de subduction et une zone de divergence, apparaissent elles en coupe avec cette technique
  • La tomographie sismique est une technique géophysique utilisant l’enregistrement de l’arrivée des ondes sismiques émises lors de tremblements de terre .
  • En effet l’interprétation des temps d’arrivée de séismes relativement à d’autres séismes et en différents lieux, permet de déterminer les variations spatiales des vitesses de propagation de ces ondes à l’intérieur du globe terrestre.
  • Les modèles de vitesses d’ondes ou d’anomalies de vitesse peuvent être interprétés comme variations de température locale au sein des unités terrestres, ou comme variation de composition chimique ou minéralogique des matériaux.
  • Son utilisation principale est la réalisation de la cartographie des hétérogénéités du manteau terrestre. Ce qui est utile pour établir des liens entre les déplacements lithosphériques, dans le cadre de la tectonique des plaques, et la convection mantellique.

Bilan :

L’analyse des vitesses des ondes sismiques (tomographie sismique) révèle la présence d’anomalies. 2 On distingue des :

-Des anomalies positives au niveau de la fosse océanique où se repartissent les séismes, les ondes sismiques traversent un matériel froid (anomalie thermique négative) et cassant, et la vitesse des ondes est supérieure à la vitesse prévue.

-Des anomalies négatives, les ondes traversent un matériel chaud (anomalie thermique positive) et la vitesse des ondes est inférieure aux vitesses attendues : c’est la zone sous l’arc volcanique magmatique.

Ces résultats traduisent une hétérogénéité du manteau formé de péridotite, avec un manteau froid et un manteau chaud.

En permanence, de la lithosphère océanique est détruite dans les zones de subduction et produite dans les dorsales. Dans les zones de subduction, les matériaux de la vieille lithosphère océanique s’incorporent au manteau

 

 

Bilan général  du chapitre:

Une théorie scientifique repose sur sa capacité à proposer un modèle explicatif qui rend compte de l’ensemble des observations et des connaissances à un moment donné mais aussi sur son efficacité prédictive qui lui permet d’intégrer des données inconnues au moment de son élaboration.

Elle se trouve ainsi confirmée et renforcée.

Une théorie scientifique n’est pas une explication figée et définitive. Elle subit des perfectionnements et des modifications plus ou moins importantes au fur et à mesure que des nouvelles découvertes sont trouvées. Des fois elle est sujette à des remises en cause partielles ou totales.

Votre commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l’aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion /  Changer )

Photo Google

Vous commentez à l’aide de votre compte Google. Déconnexion /  Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l’aide de votre compte Twitter. Déconnexion /  Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l’aide de votre compte Facebook. Déconnexion /  Changer )

Connexion à %s