Chapitre 3: Une révolution en science de la Terre: du fixisme au mouvement perpétuel!

Participez à la connaissance du globe par votre témoignage !

L’essentiel:

Jusque dans les années 60, on pensait que la Terre était figée depuis sa formation: c’était la théorie du fixisme. En effet, comment imaginer que des continents puissent se déplacer! Depuis, on a réussi à montrer que la surface de la Terre est découpée en plaques animées de mouvements: c’est ce que prouve l’activité sismique à la frontière des plaques. Depuis, toute découverte en science de la Terre trouve sa place dans ce que l’on nomme la « théorie de la tectonique des plaques ». Le mouvement des plaques peut être quantifié par différentes méthodes géologiques comme les alignements volcaniques des points chauds ou les données GPS. L’étude des anomalies magnétiques montre que celles-ci sont symétriques et parallèles à la dorsale ce qui ne peut s’expliquer que par la formation de roches océaniques à cet endroit de l’océan. La détermination de l’age des roches océaniques montre un accroissement de la dorsale vers les marges continentales. Les îles volcaniques montrent un accroissement de l’âge des roches ainsi qu’un alignement. Ces caractéristiques ne peuvent s’expliquer que par la création de croûte océanique à partir de la dorsale. L’ensemble de ces indices géologiques permet d’identifier des zones de divergence et des zones de convergence aux caractéristiques géologiques différentes.

Des continents très différents des océans

Les différences d’altitude moyenne entre les continents et les océans s’expliquent par des différences crustales : il existe une croute océanique et une croute continentale. La croûte continentale (=CC), principalement formée de roches voisines du granite, une roche magmatique. La croute océanique (=CO) est formée principalement de gabbro, une roche magmatique. La CC est d’une épaisseur plus grande et d’une densité plus faible que la CO. En étant plus dense, il est logique que la croute océanique soit plus enfoncée dans le manteau supérieur sur lequel repose les deux croutes d’où la différence d’altitude entre les deux croutes. Enfin, la CO est relativement homogène avec des basaltes recouvrant une majorité de gabbros alors que la CC est assez hétérogène en surface avec des roches sédimentaires et métamorphiques surmontant des granites. Ces différences ne peuvent être le fait du hasard: elles s’expliquent par des origines différentes des océans et de continents.

http://www.svt-monde.org/IMG/jpg/Carte_des_fonds_Oceaniques.jpg

« La première fois que l’idée d’une dérive des continents m’est venue à l’esprit, c’était en 1910. Examinant la carte du Globe, je fus subitement frappé par la complémentarité entre le tracé des côtes de part et d’autre de l’Atlantique. Mais, dans un premier temps, je ne m’y arrêtai pas, estimant que de telles dérives de continents étaient invraisemblables. »

Alfred Wegener. The Origin of continents and oceans (1915, pour la publication en allemand)

Quelles preuves a-t-on que des plaques bougent vraiment?

Faire une coupe au travers de l’Atlantique:

1- Ouvrez le fichier Dorsales.kmz que vous trouverez grâce au lien se trouvant sur cette page: http://eduterre.ens-lyon.fr/ressources_gge/divergence/la-topographie-oceanique

2- Réalisez deux profils du fond des océans (en suivant les consignes présentes sur le document d’accompagnement):

  • l’un entre le Pacifique Est et l’Amérique du Sud;
  • l’autre entre l’ouest de l’Amérique du Sud et l’Est de l’Afrique occidentale.

3- Copiez-collez ces deux profils dans un document Word, puis imprimez.

4- Légendez avec les mots suivants : dorsale, haut-fond, plaine océanique, fosse océanique, marge continentale, failles, volcanisme, sismicité de surface, sismicité profonde, flux géothermique élevé, flux géothermique faible.

5- Précisez les profondeurs approximatives de ces grands ensembles océaniques et continentaux.

Comprendre le déplacement des plaques grâce aux volcans:

En 1971, Jason Morgan propose d’interpréter l’alignement des volcans d’Hawaï comme une preuve du déplacement des plaques : quels sont ses arguments ?

  1. Ouvrez le fichier « Hawaii.kmz », puis afficher les dossiers Légendes et Volcans.
  2. Décochez les données géographiques générales.
  3. Dans un tableau réalisé sur Excel, relevez les âges des différents volcans et leurs distances par rapport au volcan le plus récent.
  4. Réalisez un graphique représentant la distance au volcan le plus jeune en fonction de l’âge des volcans.
  5. A l’aide de ce graphique, calculez la vitesse de déplacement de la plaque Pacifique par rapport au point chaud sous-jacent.

Fichier kmz: Hawaii

Mesurer le déplacement des plaques grâce aux données GPS

Le GPS (Global Positionning System) utilise des satellites américains pour déterminer à l’aide de signaux radio, la position en latitude, longitude et altitude d’un point géographique. Il suffit d’effectuer des mesures successives pour détecter en temps réel (c’est à dire sur quelques années) un déplacement de ce point par rapport à un autre pris comme référence. La précision est de l’ordre du mm. La carte indique la position de quelques stations du globe.

On veut connaître le mouvement relatif de la plaque Nazca par rapport à la plaque Amérique du Sud.

Choisissez deux stations parmi celles proposées sur la carte.

Déterminez la vitesse de déplacement en latitude et en longitude de ces 2 stations par réalisation de graphes.

  1. Construisez le graphe « variation de la latitude en fonction du temps » d’une station.
  2. Pour cela, ouvrez les fichiers « données GPS » sur votre ordinateur (allez sur « Ce PC » puis sur disque C puis « SVT » puis « données GPS »; demandez de l’aide si besoin)
  • sélectionnez les 2 premières colonnes de gauche (la date est en décimal) ;
  • cliquez dans la barre de menu sur l’assistant graphique représenté par un petit histogramme en couleurs ;
  • choisissez « nuages de points » puis cliquer sur suivant (deux fois) ;
  • mettez un titre pour le graphique et pour les axes des abscisses et des ordonnées, cliquer sur suivant ;
  • choisissez « en tant qu’objet dans  » puis cliquer sur terminer.
  • se placer sur un des points de la courbe, faire un clic droit puis « ajouter une courbe de tendance » enfin « linéaire »
  • se placer sur la courbe de tendance, faire un clic droit puis « format de la courbe de tendance » puis options puis cocher « Afficher l’équation sur le graphique » :

– cette équation est de la forme y = ax + b ou a représente la pente de la droite, c’est à dire ici, la vitesse de déplacement en centimètres par an de la station (longitude ou latitude selon le tableau de données utilisé). Relevez cette valeur pour la latitude.

  1. Faites le même travail pour la longitude (vitesse de déplacement en centimètres par an de la station).
  2. Faites le même travail pour la deuxième station (2 vitesses).
  3. Indiquez alors, sur la carte fournie, pour chacune des deux stations, le vecteur vitesse du déplacement en respectant l’échelle 1cm = 1 cm/an ; Le déplacement de la station s’obtient en construisant graphiquement la résultante du déplacement en longitude et en latitude, en centimètres. Lorsque le chiffre est positif, la plaque se déplace dans un sens; lorsque ce chiffre est négatif, la plaque se déplace dans l’autre sens; voir l’image ci-dessous.

 Déplacements en latitude et en longitude déduits des données GPS

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