theme i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un modele

of 96 /96
Depuis 1968 le modèle a été vérifié et affiné. THEME I – B LA TECTONIQUE DES PLAQUES : L’HISTOIRE D’UN MODELE

Upload: iden

Post on 11-Jan-2016

81 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un modele. Depuis 1968 le modèle a été vérifié et affiné. Des données nouvelles ont permis d’affiner la structure de la Terre. Chapitre 7 : le modèle actuel de la tectonique des plaques. I / le decoupage en plaques. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Depuis 1968 le modèle a été vérifié et affiné.

THEME I – BLA TECTONIQUE DES

PLAQUES : L’HISTOIRE D’UN MODELE

Page 2: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Des données nouvelles ont permis d’affiner la structure de la Terre.

Page 3: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

CHAPITRE 7 : LE MODÈLE ACTUEL DE LA TECTONIQUE DES PLAQUES

Page 4: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

I / LE DECOUPAGE EN PLAQUES

Page 5: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Un recensement précis des épicentres a permis de préciser les limites des plaques lithosphériques.

Page 6: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele
Page 7: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele
Page 8: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Le modèle actuel comprend 12 grandes plaques et quelques petites.

Page 9: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

II / LES DONNEES GPS ET LE MOUVEMENT DES PLAQUES LITHOSPHERIQUES

Page 10: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La position d’un point à la surface de la Terre est déterminée par sa longitude et sa latitude.

Page 11: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La longitude correspond à la mesure de l’angle formé par le point, le centre de la

Terre et le méridien de Greenwich

Page 12: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La latitude correspond à la mesure de l’angle formé par le point, le centre de la Terre et l’Equateur au niveau du méridien du point.

Page 13: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La position d’un point à la surface de la Terre peut être déterminée à l’aide d’un GPS

Page 14: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Coordonnées de Bidart (Pays basque)

Page 15: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Le GPS (géopositionnement par satellite) utilise un réseau de satellites permettant de déterminer les coordonnées de la station réceptrice.

Page 16: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Satellite

Station

Page 17: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Signal envoyé par le satellite

Signal reçu

Un deuxième signal indique le moment où le signal est émis ce qui permet de calculer le temps de parcours et donc la distance entre la station et le satellite.

Page 18: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Puis la position de la station réceptrice est déterminée par triangulation.

Page 19: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Utilisation de données GPS

Page 20: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Le site de la NASA donne les mesures effectuées.

ftp://sideshow.jpl.nasa.gov/pub/usrs/mbh/point/

Page 21: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Date

Variation en longitude

Incertitude de la mesure

Page 22: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Traitement de ces données brutes dans un tableur (notamment changement des «.» en «,» et éventuellement suppression des colonnes inutiles.

Page 23: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

A l’aide du tableur construction du graphique et affichage de la courbe de tendance de la forme y = ax + b

Page 24: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

A quoi correspond a ?

Page 25: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

‘a’ correspond à la vitesse de déplacement du point étudié.

En longitude le déplacement est vers l’Est si ‘a’ est positif et vers l’Ouest si ‘a’ est négatif.

En latitude le déplacement est vers le Nord si ‘a’ est positif et vers le Sud si ‘a’ est négatif.

Page 26: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Ouest Est

+

+

-

-

Nord

Sud

Page 27: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Cela permet de déterminer le déplacement des différentes plaques et de confirmer ainsi le modèle de la tectonique des plaques qui prévoit

leur déplacement.

Page 28: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Exemple : l’Islande est une île traversée par une limite de plaque.

Page 29: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Deux stations GPS ont été installées à

Reykjavk et à Höfn

Page 30: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Etudions les résultats obtenus à la station de Höfn.

Page 31: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele
Page 32: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Interpréter ces résultats et précisez le mouvement observé à la station de Höfn

Page 33: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Cette station s’est déplacée vers l’Est de 13,4 mm/a et vers le Nord de 14,9 mm/a.

Page 34: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Résultats obtenus pour la station de Reykjavik.

Page 35: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele
Page 36: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La station de Reykjavik s’est déplacée vers l’Ouest de 9,5 mm/a et vers le Nord de 19,3 mm/a.

Page 37: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Déplacement de la plaque nord-américaine

Déplacement de la plaque eurasiatique

Page 38: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Déplacement des deux stations étudiées

Page 39: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Les données GPS permettent de prouver et de préciser les différents mouvements des plaques lithosphériques.

Page 40: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

III / LE MODELE PERMET D’EXPLIQUER CERTAINES OBSERVATIONS

Page 41: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

L’alignement des îles volcaniques

Page 42: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Dans l’océan pacifique on observe un alignement de volcans.

Hawaï

Page 43: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Ces volcans sont inactifs à l’exception du volcan hawaïen, le Kilauea.

Leur période d’activité est de plus en plus ancienne en s’éloignant d’Hawaï

Page 44: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Comment expliquer cette particularité ?

Page 45: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La plaque pacifique s’est déplacée au-dessus d’une source de magma

restée fixe.

Voir l’animation qui suit.

Page 46: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele
Page 47: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Nom du volcanAge du volcan

(Ma) Distance de Kilauea

(km)Incertitude sur l'âge

(Ma)Manua Kea 0,375 54 0,05West Maui 1,32 221 0,4

Kauai 5,1 519 0,2Nihoa 7,2 780 0,3

Necker 10,3 1058 0,4La Perouse 12 1209 0,4

Laysan 19,9 1818 0,3Midway 27,7 2432 0,6Abbott 38,7 3280 0,9

Daikakuji 42,4 3493 2,3Koko 48,1 3758 0,8Jingu 55,4 4175 0,9

Nintoku 56,2 4452 0,6Suiko (sud 59,6 4794 0,6

Suiko (central) 64,7 4860 1,1

Page 48: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Calculer la vitesse moyenne entre le Kilauea et Midway.

A quoi correspond cette vitesse moyenne ?

Page 49: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Cette vitesse correspond à la vitesse du déplacement de la plaque

pacifique au-dessus d’une source fixe de magma (point chaud).

Page 50: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Que remarquez-vous sur le document suivant ?

Page 51: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele
Page 52: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Il y a un peu moins de 44 Ma la direction de l’alignement a changé.

Que traduit ce changement ?

Page 53: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Le mouvement de la plaque pacifique a changé de direction.

Page 54: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Reconstituer le mouvement de la plaque pacifique au cours des 65 derniers millions d’années.

Page 55: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Entre 65 et 44 Ma la plaque a eu une direction pratiquement Nord et vers 44 millions d’années il y a eu une mofication du déplacement qui est devenu O-NO jusqu’à maintenant.

Page 56: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

IV / LE MODELE A ETE AFFINE DANS LES ZONES DE DIVERGENCE ET DE CONVERGENCE

Page 57: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

A / LES ZONES DE DIVERGENCE

Page 58: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Au niveau des dorsales on observe un flux de chaleur important.

Quelle est son origine ?

Page 59: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

L’axe de la dorsale est marquée par un volcanisme important.

Quelle est l’origine de ce magma ?

Emission de lave basaltique dans l’axe de la dorsale

Page 60: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Eléments(% massique)

Péridotites asthénosphériques Basalte océanique Noyau

Si 20,1 22,4 -Al 1,7 7,6 -Fe 2,1 8,6 74,5Mg 22,4 7,2 -Ca 5,9 7,7 -Na 0,2 1,6 -K 0,1 0,4 -O 47,5 44,5 21Ni - - 4,5

Quelle peut être l’origine du magma basaltique ?

Page 61: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La composition du magma basaltique est très proche de

celle des péridotites asthénosphériques.

Page 62: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Mais la composition n’est pas exactement la même, donc la fusion

n’a pas été totale.

Page 63: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Le magma des dorsales résulte de la fusion partielle

des péridotites asthénosphériques .

Dans quelles conditions se réalise cette fusion ?

Page 64: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

L’enclume à diamant permet d’étudier les conditions de température et de pression nécessaires à la fusion des péridotites.

Page 65: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Diagramme Température/Pression de la fusion expérimentale des péridotites asthénosphériques.

Page 66: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

A combien peut-on estimer le taux de fusion partielle ?

Page 67: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Le taux de fusion partielle est d’environ 15%.

Où la fusion se produit-elle ?

Page 68: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Il faut atteindre plus de 1 200 °C en profondeur pour que débute la

fusion partielle des péridotites.

Où trouve-t-on, au niveau des dorsales, les conditions

nécessaires à la fusion partielle des péridotites ?

Page 69: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Le géotherme sous la dorsale

Page 70: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Sous la dorsale océanique, le géotherme croise le solidus entre 20 et 80 km de profondeur. C’est là que se produit la fusion partielle

des péridotites de l’asthénosphère.

Comment les péridotites asthénosphériques sont amenées

dans ces conditions de température et de pression ?

Page 71: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Quels phénomènes observent-on dans les zones de divergence ?

Page 72: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

L’expansion entraîne un amincissement de la lithosphère et une remontée de

l’asthénosphère.

Noter la présence de

failles normales et

de sédiments

anté et syn-rift.

Page 73: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Les péridotites asthénosphériques subissent une baisse de pression liée à la remontée de l’asthénosphère sans

baisse de température (décompression adiabatique) ce qui provoque alors la

fusion partielle de ces péridotites.

Page 74: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La fraction liquide constitue des gouttelettes de magma qui remontent

vers la surface par différence de densité et se rassemblent dans un réservoir

magmatique.

Page 75: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

En se refroidissant elle donnera du gabbro en profondeur (refroidissement

lent) et du basalte en surface (refroidissement rapide).

Page 76: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La partie solide forme les péridotites résiduelles appauvries du manteau.

Ce sont les péridotites lithosphériques.

Page 77: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La formation de la lithosphère océanique au niveau des dorsales est appelée l’accrétion océanique.

Page 78: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Moho

Gabbro

Sédiments

Basalte

Péridotites asthénosphériques

La formation de la lithosphère océanique

Chambre magmatique

Cristallisation Fractionnée

Isotherme 1300°C Fusion

Partielle

Péridotites lithosphériques

Page 79: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Sachant que la teneur d’un élément chimique dans la péridotite

asthénosphérique se répartit dans la partie fondue (le magma à l’origine du

basalte) et dans la partie restée solide et qui forme les péridotites résiduelles, comment estimer le taux de fusion

partielle des péridotites.

Page 80: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Déterminer le taux de fusion avec les données ci-dessus.

Eléments chimiques Mg Al

Péridotites asthénosphériques 24,8 1,9

Basalte océanique 3,9 8,3

Péridotites résiduelles 29,8 0,3

Page 81: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Si la fusion est totale :

[AL] Péridotitesini = [Al] basalte x 1 + [Al] Peridotites rés x 0

Si la fusion est nulle :

[AL] Péridotitesini = [Al] basalte x 0 + [Al] Peridotites rés x 1

Page 82: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

[AL] asthénosphère = [Al] basalte x f + [Al] lithosphère x (1 – f)

Avec f = taux de fusion partielle

1,9 = 8,3 x f + 0,3 x (1 – f)

1,9 = (8,3 - 0,3) x f + 0,3

f = (1,9 – 0,3) / (8,3 - 0,3)

f = 0,20

f = 20 %

Page 83: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

B / LES ZONES DE CONVERGENCE

Page 84: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Répartition des foyers dans une zone de subduction

Comment interpréter la répartition des foyers ?

Page 85: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Schéma interprétatif

Page 86: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La présence de foyers à grande profondeur traduit la présence de matériel rigide au

milieu de l’asthénosphère ductile.

Ce matériel rigide correspond à la plaque lithosphérique océanique qui plonge dans

l’asthénosphère.

Page 87: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La tomographie sismique compare les temps d’arrivée des ondes sismiques aux temps théoriques calculés sur un modèle établi à

partir d’un grand nombre de relevés.

Page 88: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Sachant qu’une augmentation de température rend les roches moins rigides et qu’une baisse de la rigidité entraîne une diminution de la vitesse des ondes sismiques, que traduit un retard dans l’arrivée des ondes sismiques ?

Page 89: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Un retard dans l’arrivée des ondes sismiques traduit une anomalie chaude alors qu’une vitesse augmentée traduit une anomalie froide.

Page 90: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Quels renseignements apporte le document ci-dessus ?

Page 91: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

La tomographie sismique montre que dans les zones de subduction

de la matière froide se trouve à grande profondeur.

Ce qui confirme l’enfoncement de la lithosphère océanique plus froide

dans l’asthénosphère.

Page 92: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Cette matière froide correspond à la lithosphère océanique qui s’enfonce

dans l’asthénosphère.

Page 93: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

C / COUPLAGE ACCRETION / SUBDUCTION

Page 94: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

L’accrétion océanique et la subduction sont couplées.

Page 95: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Au niveau d’une dorsale se met en place une lithosphère

océanique nouvelle qui disparaît au niveau des zones de

subduction.

Page 96: THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un  modele

Couplage accrétion/subduction