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Thème 1B La tectonique des plaques

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  • Thme 1B

    La tectonique des plaques

  • Au tout dbut du 20e sicle ...

    Le modle fixiste est une reprsentation de base, largement

    admise et qui n'a pas besoin de dmonstration (paradigme).

    Les fonds ocaniques sont en grande partie inconnus car

    inaccessibles.

    L'ide d'isthmes ou de ponts continentaux qui auraient permis

    une continuit terrestre, aujourd'hui disparue suite leur

    effondrement et leur submersion, est une ide qui parait

    vraisemblable :

    - les travaux de percement des isthmes intercontinentaux : Panama

    (1882-1914) et de Suez (1859-1869) sont dans toutes les mmoires

    - le mythe de l'Atlantide, dcrit par Platon (400 avant J. -C.) puis

    repris par Buffon au XVIIIe sicle, fait l'objet de publications.

  • Alfred Wegener (1880-1930) est le premier scientifique aprsenter de manire argumente la possibilit descontinents se dplacer.

    Il prsente la thorie de la drive des continents en 1912dans un contexte scientifique o les ocans sont formspar effondrement des continents

    Daprs Suess, la contraction thermique de la Terre aurait entrain unediminution de volume et donc de sa surface ; ce qui aurait t lorigine deschaines de montagnes et les ocans.

    Daprs livre de

    4me 1925, Boulet.

    Site plane-terre

  • Comment Wegener a labor sa thorie dans un tel contexte ?

    I. Llaboration de la thorie de la drive des continents (1912 1930)

    La premire observation lorigine de cette thorie est la complmentarit des ctes.

    les tracs des ctes atlantique "s'emboitent et suggre que les continents sontdiffrents morceaux d'un mme bloc qui se serait spars, la manire de picesd'un puzzle. Concidence ?

    Daprs Google

    Earth

    1. La naissance dune ide : la drive des continents

  • En effet, diffrents arguments, dorigine palontologique, paloclimatique etptrographique, permettent de conforter cette ide mobiliste.

    Wegener montre que cest plus quune concidence en apportant de nombreuses informations impliquant une mobilit des continents.

    Daprs Site planet-terre (ENS Lyon)

    Daprs Belin 2011

    Argument ptrographique : Concordancedes formations rocheuses les plusanciennes

    Argument palontologique : Rpartition desmmes fossiles sur les diffrents continents

  • Argument paloclimatique : concordance des vestiges glaciaires

    Daprs Site planet-terre (ENS Lyon)

    Lensemble de ces concordances impose des liaisons continentales passes.

    Daprs Site planet-terre (ENS Lyon)

  • Ces nombreux arguments mettent en vidence le dplacement pass descontinents. Comment ce dplacement est-il possible ?

    Wegener propose que les continents, aujourdhui spars, furent regroups enun supercontinent (La Pange) qui sest fractur en blocs continentaux ayantdrivs jusqu leur position actuelle.

    Daprs Wegener. Site planet-terre (ENS Lyon)

  • Ces nombreux arguments mettent en vidence le dplacement pass descontinents. Comment se dplacement est-il possible ?

    Deux observations scientifiques ont permis Wegener de penser la mobilitcontinentale possible :

    - Le rquilibrage verticale des continents ou isostasie

    Daprs Belin

    2011

    Lrosion dune chane de montagnesentraine une remonte de la racinecrustale.

    Pour Wegener, sil y a des mouvementsverticaux (isostasie), il peut y a avoir desmouvements horizontaux.

    Ces mouvements horizontaux impliquent une nature diffrente des continents et dufonds des ocans

  • - La rpartition bimodale des altitudes

    Daprs Wegener. Site planet-terre (ENS Lyon)

    Une rpartition des altitudes detype alatoire implique une seule etunique couche formant la croteterrestre

    Un maximum daltitudes au niveaudes continents

    et un autre au niveau des ocans.

    Pour Wegener, la rpartition bimodale des altitudes la surface de la Terre suggreune composition diffrente des continents et des ocans. Les continents plus lgersreposeraient sur le fonds des ocans plus denses. Cette organisation de la crotepermettrait des mouvements verticaux (isostasie) rendrait possible des mouvementshorizontaux.

  • Les continents plus lgers (SIAL) reposeraient sur le fonds des ocans plus denses(SIMA).

    Cette organisation de la crote permettrait des mouvements verticaux (isostasie)rendrait possible des mouvements horizontaux.

    Daprs Nathan 2011)

    Les dfenseurs de la thorie fixiste, en utilisant ces mmes donnes, proposaient unethorie contradictoirece ntait pas, pour autant, gagn pour Wegener

    Effondrement duSIAL lger sur leSIMA plus dense !!

  • Depuis l'Antiquit il est admis que les continents ont toujours exist dans leurs positions actuelles. Au dbut du XXe sicle la plupart des gologues pensent que les ocans sont la consquence de l'affaissement de la surface continentale et que les chanes de montagnes rsultent, elles aussi, de mouvements principalement verticaux. Ce modle explicatif fixistepermet de rendre compte des faits observs en milieu continental (les ocans tant inaccessibles).

  • Les premires ides voquant la mobilit horizontale sappuient sur quelques constatations.- La concordance du trac des ctes (de part et d'autre de l'ocan Atlantique

    notamment) suggre qu'elles proviennent de la fragmentation d'un bloc continental unique.- La distribution gographique des structures gologiques (chanes de

    montagnes), des paloclimats et de certains fossiles montre une continuit si on rassemble les continents comme le suggre le trac des ctes.

  • La distribution bimodale des altitudesmontre que l'altitude moyenne des continents (environ 100 m) se distingue nettement de la profondeur moyenne des ocans (environ - 4700 m). Cela rvle que les continents sont des structures permanentes et que les fonds ocaniquessont de nature diffrente.

  • Ces observations conduisent Alfred Wegener proposer l'hypothse selon laquelle un supercontinent, la Pange, se serait fragment entranant une drive des continents issus de cette fragmentation. Dans ce modle les continents sont ports par une couche de nature diffrente (plus dense) qui constitue aussi les fonds ocaniques et sur laquelle ils drivent(comme des icebergs flottant sur l'eau qui les

    baigne).

  • 2. Les arguments lorigine du rejet de la thorie

    Le rejet se fait sur le moteur suppos de la mobilit.

    Wegener propose un rle important de larotation de la Terre et de leffet des maresdans le dplacement horizontal des massescontinentales.

    En 1924, H. Jeffreys s'oppose catgoriquement cettehypothse en soutenant que les forces envisages commemoteur sont bien trop faibles pour entrainer le dplacementdes continents.

    Par la proposition dun moteur insuffisant, cest toute la thorie de Wegener quiest rejete par la majorit des scientifiques de lpoque

    Daprs Bordas 2011

  • A. Holmes prsente en 1928 un mcanisme beaucoup plus satisfaisant en invoquantles courants de convection sous la surface terrestre, cependant cette hypothsenest pas suivie.

    Schma original d A. Holmesprsentant son ide de convectionsous la croute.

    Wegener naurait pas eu connaissance des travaux de HolmesWegener meurt en1930. Le mcanisme de convection propos par Holmes nest pas adopt.

  • Lide de mobilit horizontale de Wegener est alors vivement rejete parlensemble de la communaut scientifique.

    Il faudra attendre plus d'une quarantaine d'annes pour que lacommunaut scientifique accepte l'ide de Wegener et se mette larecherche du mcanisme lorigine de drive qui lui manquait (propospourtant par Holmes).

    Les travaux de Gutenberg, sur latrajectoire des ondes sismiques dans leglobe terrestre, ont montr quune trsgrande partie du globe tait solide ce quiallait lencontre de tout mouvement.

    p. 103

  • Lapport des donnes sismiques

    La sismologie permet dausculter la Terre interne

    La Terre a un rayon de prs de 6 500 km, mais aucune mthode ne permet de l'explorer directement plus de 12 km. Pour connatre sa structure interne on utilise des mthodes indirectes, comme l'tude des sismes (tremblements de terre), qui permettent de l'ausculter.

  • Les effets dun sisme

    Des roches soumises des tensions croissantes se dforment d'abord de faon lastique, puis il y a rupture en un point, le foyer ou hypocentre. partir de celui-ci se propagent des ondes sismiques (vibrations). Un rai sismique est une ligne perpendiculaire au front d'onde. L'picentre est le point de la surface qui est situ la verticale du foyer.

  • Un sismographe enregistre les ondes sismiques (P, S et de surface) sous forme de sismogramme

  • Les ondes P

    les ondes P sont des ondes de compression-dilatation (modle du ressort) qui se propagent en volume (qui traversent la Terre). Ce sont les ondes les plus rapides, qui se propagent dans tous les milieux. Leur vitesse croit avec la densit du milieu travers.

  • Les ondes S

    Les ondes sont des ondes de cisaillement (modle de la corde) qui se propagent aussi en volume, mais uniquement dans les solides (pas dans les liquides).

    Leur vitesse croit aussi avec la densit du milieu travers mais elles sont plus lentes que les ondes P (elles arrivent en retard au point de rception).

  • Les ondes de surface

    Les ondes de surface ne se propagent qu'en surface (modle de la houle). Bien que les plus lentes, elles ont une grande amplitude et un grand effet destructeur.

  • Une discontinuit qui spare la

    croute du manteau

    MEE par Milutin MILANKOVITCH

    La station OG08 (Isre, France), situe 58,6 km de l'picentre, enregistre un sismogramme classique avec des ondes Pg. la station SSB, (Bourg-Argental, Isre, France) situe plus loin de l'picentre (107 km), deux trains d'ondes P se succdent, des ondes Pn prcdent les ondes Pg, elles sont donc plus rapides.

  • Mohorovicic fait le raisonnement suivant. Puisque les ondes Pg et Pn sont de mme nature (ondes P de compression-dilatation) elles se propagent donc la mme vitesse. Puisque les ondes Pg et Pn partent en mme temps (heure du sisme), qu'elles se propagent la mme vitesse et qu'elles n'arrivent pas en mme temps

    Elles ont forcment travers des milieux diffrents et ont donc emprunt des chemins diffrents.

  • Rai sismique/rai lumineux

    Lors d'un changement de milieu de propagation un rai incident (P ou S) subit une rflexion, une rfraction accompagne d'une variation de vitesse. Cela permet de rvler des discontinuits physiques dans les milieux traverss.

  • Les ondes Pg suivent un trajet direct. Les ondes Pn s'enfoncent dans la crote (le sial l'poque) et atteignent un milieu diffrent, le manteau (le sima l'poque), de densit suprieure. Elles subissent alors une rflexion et une rfraction. Quand la somme de l'angle d'incidence et de l'angle de rflexion est gale 90(incidence limite) l'angle de rfraction est alors tel que le rai rfract est parallle la surface.

  • Les ondes rfractes acclrent et, bien qu'elles aient un trajet plus long, doublent les ondes Pg si la distance de la station l'picentre est suffisante (station 5 par exemple). La discontinuit physique entre la crote et le manteau est depuis appele discontinuit de Mohorovicic ou Moho.

  • La station OG02 (Annemasse, Savoie, France) enregistre deux trains d'ondes P, des ondes Pg et des ondes PMP qui arrivent aprs. Les ondes PMP sont des ondes P rflchies par le Moho.

  • Comme les ondes P, les ondes S peuvent traverser le manteau. Puisque les ondes S ne se propagent que dans les solides, on peut en dduire que le manteau est l'tat solide.

  • Bilan sur les raisons du refus

    Des arguments contests Une hypothse non valide

  • II. Lapport des avances technologiques (1945 1960)

    Au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, grce au dveloppement del'ocanographie et des techniques de reconnaissance sous-marine (chosondeur,coute sismique, dtection magntique), de nouvelles donnes vont amliorer laconnaissance des fonds marins.

    1. Une topographie ocanique caractristique

    Profil topographique des fonds ocaniques

    Dorsale

    Doc p 112

    Cette topographie caractristique conforte lide de Wegener :

  • Pendant les annes 1950-1960 le dveloppement de l'ocanographie (chosondeur, coute sismique, dtection magntique, mesure des

    flux thermiques) permet de dcouvrir la topographie des fonds ocaniques.

  • 1. Une dorsale de prs de 65 000 km de long pour 500 1 500 km de large culmine vers 2,5 km de profondeur et domine les plaines abyssales dont la profondeur est d'environ 5 km.2. Deux types de bordure continentale (marge continentale) :

    - soit une fosse qui forme un sillon, de 8 11 km de profondeur pour 100 km de large, principalement en bordure de l'ocan Pacifique ;- soit un plateau continental qui s'enfonce en pente douce jusqu' 200 m de profondeur environ. La pente augmente ensuite rapidement et forme le talus continental qui rejoint la plaine abyssale.

  • Aprs 1945, des tudes sismiques plus prcises

    confirment la discontinuit sismique de

    Mohorovicic : le Moho

    et montrent que ce Moho est une profondeur diffrente au niveau de la crote

    ocanique et la crote continentale.

    Moho 30km : Crote

    continentale paisse

    Moho 10km : Crote

    ocanique peu paisse4km deau

    2. La nature de la crote terrestre.

    p. 95

    Ds 1909, Mohorovicic, met en vidence un

    changement de milieu en profondeur.

  • La crote est essentiellement forme de roches silicates, dont les minraux sont

    base de silicates (SiO4)4- et dlments mtalliques (Fe, Mg, Al, Ca, K, Na).

    Ces 8 lments reprsentent 98% de la masse totale de la crote : les minraux sont presque tous forms de ces lments mais dans des proportions diffrentes.

    feldspatholivine

  • a. La croute ocaniqueEau

    3 = Gabbro

    1= Sdiments2= Basalte

    Coupe schmatique de la crote ocanique.Daprs La plante Terre (Caron)

    Manteau (4 =pridotite)

    Crote

    La crote ocanique est toujours constitue de deuxroches magmatiques superposes formes des mmesminraux : plagioclases (= feldspaths calco-alcalins),olivines et pyroxnes.

    Le basalte a une texture microlitique (= petitsminraux + pate vitreuse) caractristique desroches volcaniques, car le refroidissement rapidede la lave en surface empche la formation de groscristaux.

    Le gabbro a une texture grenue (= gros cristauxjointifs) caractristique des roches plutoniques, carle refroidissement lent du magma en profondeurpermet la cristallisation totale de la roche.

  • b. La croute continentale

    La crote continentale est essentiellement forme deroches de nature granitique composes de quartz, defeldspaths alcalins et de micas en proportions variables. Ilpeut sagir de roches plutoniques (granites) ou deroches mtamorphiques, issues de la transformation degranites (gneiss, migmatite).Par endroit, on observe aussi des volumes plus ou moinsimportants de roches volcaniques issues druptionssurvenues aprs la mise en place de la crote continentale.

  • 3. Les roches du manteau suprieur

    Des fragments de manteau suprieur parviennent parfois en surface, et sont visibles dans des enclaves lintrieur des roches volcaniques. On observe alors une roche verte, la pridotite, trs riche en olivine (2/3) et en pyroxne (1/3), avec quelques minraux accessoires comme le grenat.

    En dehors de ces rares chantillons provenant du sommet du manteau, on ne connat la composition globale du manteau que par ltude de la propagation des ondes sismiques. Cette tude montre que le manteau est toujours de nature pridotitique, mais les minraux qui le composent varient avec la profondeur, cause des contraintes de pression.

  • Basalte

    Gabbro

    Granite

    Pridotite

  • basalte

  • gabbro

  • Granite (echantillon macroscopique)

  • Granite (chantillon

    microscopique)

  • - Les basaltes et les gabbros, qui forment la crote ocanique, ont des compositions chimiques voisines. Leur texture diffrente rsulte simplement de leur vitesse de refroidissement. Celle des basaltes est rapide, elle ne permet pas tous les minraux de cristalliser (texture microlitique). Celle des gabbros est lente, elle permet tous les minraux de cristalliser (texture grenue).

    - Les granites de la crote continentale sont riches en silice alors les pridotites du manteau en sont "pauvres".- Ces mesures valident les observations des gologues du dbut du 20e sicle qui faisaient la distinction entre sial (aujourd'hui la crote) et le sima (aujourd'hui le manteau).

  • Ces tudes ptrologiques et sismologiques mettent en vidence une diffrence

    entre les continents et le fond des ocans et montrent que Wegener avait

    raisonenfin presque.

    ??

  • Les annes 60 marquent le renouveau des ides mobilistes travers une approchegophysique de ltude des ocanset llaboration dune nouvelle (?) hypothse.

    III. Lhypothse de lexpansion des fonds ocaniques (1960-1962)

    1. Ltude du flux gothermique et lhypothse de Hess

    Carte de rpartition du fluxgothermiqueDaprs Belin 2011

    Les mesures du flux gothermique effectues dans les annes 50 ont mis envidence une dissipation de chaleur la surface terrestre de lordre de 60 mW.m-2 enmoyenne.Ce flux est environ 5 fois plus important au niveau des dorsales ocaniques.

  • Le flux de chaleur libr par la Terre (flux gothermique) est plus lev que la moyenne au niveau des dorsales. Cela est associ des mouvements de convection manteliquesascendants au niveau des dorsales et descendants au niveau des fosses (o on observe un excs de gravit).

  • Linterprtation propose par Harry Hess en1962 met en relation ces flux gothermiqueslevs laplomb des dorsales avec descourants ascendants de matire chaude

    dans le manteau.

    Ces courants font partie de boucles deconvection dans le manteau, dont lescourants descendants seraient situssous les fosses.

    Hess. p. 113

    Schma de Hess prsentant la possibilit dune convectionmantellique. Daprs Site planet-terre

  • Schma dinterprtation de lhypothse deH.Hess. Daprs Nathan 2011

    La convection mantellique expliquerait donc la formation de la crote ocaniquepar accrtion au niveau des dorsales, mais aussi lcartement de cette croteocanique (et donc des continents qui la bordent).

    Ainsi en 1961 lide dexpansion des fonds ocaniques ou Sea Floor Spreading est ne.

    Peu de temps aprs, cette hypothse allait tre conforte par un argument trs fort

  • Peu de temps aprs, cette hypothse allait tre conforte par un argument trs fort

    2. Ltude du palomagntisme et lhypothse de Vine et Matthews

    Daprs Belin 2011

    Au dbut du XXme sicle, des inversions duple magntique terrestre survenues demanire alatoire au cours des tempsgologiques ont t mis en vidence.

    La magntite prsente dans le basalte dvieune boussole. Le basalte est donc aimant.

    p. 115

    Au cours de son refroidissement, le basalteenregistre le champ magntique terrestre.

  • Une campagne de mesure du champ magntique au dessus des ocans est effectue la fin des annes 50.

    p. 116/117

    Les mesures du magntisme au niveau desbasaltes indiquent que ces derniers prsententune aimantation pouvant tre inverse ou dansle mme sens que le champ magntiqueterrestre.

    Ces anomalies sont disposes de manire symtrique par rapport laxe dela dorsale

    Ces anomalies magntiques sont mises enrelation avec les inversions du plemagntique.

  • La symtrie de ces anomalies magntiquesde part et dautre de la dorsale montrentque la crote ocanique se forme paraccrtion au niveau des dorsales.

    p. 117

    Daprs Belin 2011

    En 1963, Vine et Matthews confrontent le palomagntisme des basaltesocaniques avec lhypothse de Hess et confirment ainsi lexistence duneexpansion ocanique en double tapis roulant .

  • IV. Vers une nouvelle thorie : la tectonique des plaques (1962 1968)

    1. La distinction lithosphre-asthnosphre

    Ds les annes 1930, K. Wadati met en vidence lexistence de sismes profonds

    rpartis de manire atypique au voisinage des fosses ocaniques.

    = plan de Wadati-Benioff

    Archipel du Japon Archipel du Japon

    Coupe

    Sous larchipel volcanique, les foyers des sismes sont rpartis sur un plan inclin de plus

    en plus profondment en sloignant de la fosse.

  • 10 ans plus tard, Oliver, Isacks et Sykes, tudient les vitesses dondes sismiques

    mesures au niveau du plan de Wadati-Benioff.

    Oliver, Isacks et Sykes, montrent que les vitesses dondes sismiques mesuresau niveau du plan de Benioff sont plus importantes que la normale.Ils interprtent ces observations comme lexistence dun plan rigide etcassant, o se situent les sismes profonds (le plan de Wadati-Benioff).

    Vitesse des ondes

    sismiques plus rapide

  • Oliver, Isacks et Sykes expliquent lexistence de ces phnomnes par la plonge

    de la couche superficielle du globe, froide et cassante, quils nomment

    lithosphre, dans une couche plus profonde.

    Mesure du flux thermique Daprs Bordas 2011

    lev faible

    Mesure danomalies de vitesse donde

    sismique ou tomographie sismiqueDaprs Nathan 2011

    Vitesse des onde P en %

    par rapport la valeur

    thoriquefaible lev

    plan de Wadati-Benioff

    plan de Wadati-Benioff

  • La lithosphre plonge dans lasthnosphre, couche plus chaude et ductile(= dformable), dans laquelle les sismes ne peuvent se produire et lesondes sismiques ralentissent.

    Les premires couches terrestres mises en

    vidence par la variation de la vitesse des ondes

    sismiques. Daprs Nathan 2011

    Isotherme 1300C

    LithosphreIsotherme 1300C

    Plonge de la lithosphre

    dans lasthnosphreplan de

    Wadati-

    Benioff

    La frontire lithosphre-asthnosphreest dfinie par lisotherme 1300C.

    ?

  • Lithosphre

    Asthnosphre

    Isotherme 1300C

    Crote

    Manteau

    suprieurPlonge de la lithosphre dans

    lasthnosphre

    Attention la confusion suivante !

    Lithosphre Crote et Asthnosphre Manteau

    Lithosphre = crote + partie suprieure du manteau suprieur

    Asthnosphre = reste du manteau suprieur

  • 2. La mobilit des plaques lithosphriques

    Comment expliquer la mobilit de la lithosphre la surface du globe

    terrestre, alors que celle-ci est rigide?

    a. Les failles transformantes

    Dans les annes 60, Wilson dcouvre des cassures dcalant laxe de la dorsale :

    Lactivit sismique au niveau de ces failles dmontre un dcrochement (=

    coulissage) de plaques de part et dautre de la faille.

    Amrique

    du Sud

    Afrique

    Dorsale

    Faille transformante

    Mouvement dcrochant

  • Ces failles transformantes correspondent des fractures dues aux mouvements

    de plaques rigides sur une sphre ; elles permettent ainsi un ajustement des

    mouvements divergents des plaques.

    Mouvements de plaques rigides la surface du globe.Daprs Bordas 2011

  • b. Un modle global : la tectonique des plaques

    Toutes ces dcouvertes durant les annes 60 sont lorigine dun modle global, propos

    en 1968 par X. Le Pichon : la surface terrestre est dcoupe en 6 plaques lithosphriques

    qui scartent au niveau des dorsales, coulissent au niveau des failles transformantes et se

    rapprochent au niveau des fosses ocaniques.

    Les 6 principales plaques lithosphriques mises en vidence en 1968 par X. Le Pichon. Daprs Bordas 2011

    Divergencecartement

    Convergencerapprochement

    Dcrochementcoulissage

  • V. Une thorie confirme par son efficacit prdictive (annes 70)

    1. Forage et ge des fonds ocaniques

    Plusieurs campagnes de forages ont permis daccder au basalte de la croteocanique.

    Photos et schma Nathan 2011

  • Le modle tablit partir des anomalies magntiques par Vine et Matthews prvoitque la crote ocanique est dautant plus vieille quon sloigne de la dorsale.

    La datation des sdiments au contact du basalte a aboutit la datation de ce dernier.

    Le programme de forages sous-marins a confirm cette prdiction : plus on sloignede la dorsale, plus les couches de sdiments au contact direct du basalte sont ges.

    Dorsale Dorsale

    Prs de la dorsale

    sdiment rcent au

    contact du basalte :

    Loin de la dorsale

    sdiment ancien au

    contact du basalte :

    Rcent

    Ancien

    Nathan 2001

    Il y a donc bien expansion de locan Atlantique.On peut ainsi mesurer lcartement des plaques et leur dplacement relatif (duneplaque par rapport lautre).

  • 2. Alignement de volcans, donnes GPS et mobilit lithosphrique.

    On observe diffrents endroits du globe des alignements volcaniques au seindune plaque lithosphrique (et non sur une frontire) o seul le dernier volcan estactif, comme larchipel dHawa.

    Vue satellite de larchipel dHawa

    Image Google Earth de larchipel dHawa etge des diffrentes les

    Seuls volcans actifvolcans actuels

    Volcan ancieninactif

  • Morgan explique ces alignements par lexistence duneremonte de matriel chaud lintrieur du manteau partirde laquelle se forme du magma. Ce magma perce la lithosphrede manire pisodique.

    Ces alignements marquent donc le dplacement des plaques lithosphriques audessus dun point chaud suppos fixe dans le manteau.

    Remonte de matriel chaud

    Lithosphre

    Ces volcans intra-plaques permettent donc de mesurer le dplacement de la plaquelithosphrique en fonction dun point fixe en profondeur : on parle dedplacement absolu.

    Volcan

  • Grce aux techniques actuelles de positionnementpar satellite (GPS = Global Positioning System), lesvitesses de dplacement absolu des plaques sontmesurables en temps rel.

    Ces donnes permettent dtablir un modlecinmatique global prsent sur le document ci-contre.

    La longueur des flches estproportionnelle la vitesse dela balise.

  • Grce ces techniques, on a pu estimer les vitesses des dplacements desplaques : les vitesses relatives estimes par ltude des anomalies magntiqueset des carottages sdimentaires ( lchelle du million dannes) concordentavec les vitesses instantanes obtenues par les donnes GPS. Cetteconcordance des diffrentes techniques de mesure permet de conforter la

    thorie de la tectonique des plaques tablie dans les annes 60.

    Les nombreuses mesures ralises grce ces diffrentes techniques ont permis dedfinir prcisment les mouvements chaque frontire de plaques et ainsi dedlimiter les plaques avec prcision.Le modle cinmatique actuel comporte12 plaques majeures (et une quarantainede plaques mineures).

  • VI. Dynamique et renouvellement de la lithosphre ocanique

    1. La dynamique mantellique, lorigine de la dynamique lithosphrique

    Grace la tomographie sismique, on peut prciser la dynamique mantellique etlithosphrique, en particulier les processus lis la cration et la disparition dela lithosphre ocanique.

    Ces portions de lithosphre

    entres dans le manteau

    par subduction vont finir

    par sincorporer au

    manteau au cours de leurrchauffement, et ainsi disparatre .

    anomalies positives des vitesses

    dondes sismiques = lexistence de

    portions de lithosphre (plus froide).

    Source CNRS

  • Par ailleurs, la tomographie permet de prciser les caractristiques des fluxconvectifs, moteurs de la divergence lithosphrique observe en surface.

    Ces flux ascendants vont tre lorigine de la cration de la nouvelle lithosphreau niveau des dorsales.

    Flux ascendant de matire chaude sous ladorsale partent de la limite infrieure dumanteau.

    Islande = point chaud au niveaudune dorsale

  • La tomographie sismique a donc apport de nombreuses informationspermettant de mieux comprendre la dynamique terrestre.

    Mais lexploration sous-marine a elle aussi beaucoup progress, avec lapossibilit dexplorer les fonds marins dans des submersibles pouvant allerjusqu 6000m de profondeur, comme le Nautile.

  • 2. Les flux convectifs ascendants, lorigine de laccrtion ocanique.

    a. Les dorsales, des portions de lithosphre amincie par la divergence.

    Les tudes sismiques montrent que lalithosphre est trs amincie cetendroit avec un gotherme 1300C plusproche de la surface.Les dorsales sont le lieu dune forteactivit volcanique au niveau du rift, ce quicompense son effondrement.

    Les dorsales sont caractrises parune valle axiale : un foss dequelques dizaines de Km de largebord par des failles normales.Cest une zone deffondrement li lextension.

    Foss deffondrement

    Rpartition des isothermes au niveau dune dorsale. Daprs Belin 2011

    Bloc diagramme prsentant la topographie dune dorsaleDaprs Hatier 2001

  • b. Le magmatisme associ aux dorsales

    Nous avons vu prcdemmentque les dorsales surplombentles flux ascendants de chaleurinterne. Cette remonte dematriel chaud par convectionprovoque une dcompressionpresque sans perte de chaleur,et dclenche ainsi une fusionpartielle de la roche dumanteau entre 30 et 80 Km deprofondeur.

    Le taux de fusion faible (10-15%) permet ainsi la cration dun magmaqui est immdiatement vacu vers quelques kilomtres de profondeur,o il commence se refroidir.

    Zone de fusion

  • La majorit va se refroidir lentement et produire des gabbros, et une petite quantitva atteindre la surface o le refroidissement trs rapide produit des basaltes en filonset en coussins au contact de leau.

    Schma fonctionnel dune dorsaleDaprs Belin 2011