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

Et comment en est-on arrivé à cette idée-la ?

Participez à la connaissance du globe par votre témoignage !

L’essentiel:

1-Une théorie: la tectonique des plaques.

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 et volcanique 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 ».

Podcast à écouter: https://www.radiofrance.fr/franceinter/podcasts/sur-les-epaules-de-darwin/la-tectonique-des-plaques-9990579

2-Des preuves du mouvement des plaques

Le mouvement des plaques peut être quantifié par différentes méthodes géologiques comme les alignements volcaniques des points chauds, les données GPS.

Les données GPS donnent une indication sur le mouvement instantané des plaques mesuré grâce aux satellites d’observation. (Voir l’activité ci-dessous)
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. (Voir l’activité ci-dessous)

L’ensemble de ces indices géologiques permet d’identifier des zones de divergence, lieu de formation des océans et des zones de convergence, lieu de formation des montagnes sur les continents.

Le plancher océanique se situe en moyenne à 4000m de profondeur alors que les continents se situent en moyenne à 100m au-dessus du niveau de la mer: comment peut-on expliquer cette différence?

3-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.

Conclusion: Ces différences ne peuvent être le fait du hasard: elles s’expliquent par des origines différentes des océans et de continents, ce que nous verrons dans les chapitres suivants.

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

http://fossilhub.org/wp-content/uploads/2012/10/Wilson1966_did_Atlantic_reopen.pdf

https://www.geoportail.gouv.fr/donnees/carte-mondiale-fonds-marins

« 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)

Comprendre le déplacement des plaques grâce à la répartition des 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 ?

Ouvrez le fichier « Hawaii.kmz » ci-dessous, puis afficher les dossiers Légendes et Volcans.
Décochez les données géographiques générales.
Dans un tableau réalisé sur Excel, relevez les âges des différents volcans et leurs distances par rapport au volcan le plus récent.
Réalisez un graphique représentant la distance au volcan le plus jeune en fonction de l’âge des volcans.
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

Documents concernant l’alignement des volcans:

Comprendre le déplacement des plaques grâce aux données satellites:

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.

Ci-dessous, vous trouverez les fichiers « données GPS » de 4 stations:

Activité:

Choisissez deux stations parmi celles proposées en téléchargement, l’une sur la plaque Nazca, l’autre sur la plaque Sud-américaine;
Déterminez la vitesse de déplacement en latitude et en longitude de ces 2 stations par réalisation du graphique de la « variation de la latitude en fonction du temps » d’une station.
Pour cela, ouvrez les fichiers « données GPS » ci-dessus, 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.
Faites le même travail pour la longitude (vitesse de déplacement en centimètres par an de la station).
Faites le même travail pour la deuxième station (2 vitesses).
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

Activité: Faire une coupe au travers de l’océan Atlantique

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
Repérez les failles, les zones volcanique et sismique, les régions à flux géothermique élevé, et celle à flux géothermique faible;
Réalisez un profil du fond de l’océan Atlantique (en suivant les consignes présentes sur le document d’accompagnement), entre l’ouest de l’Amérique du Sud et l’Est de l’Afrique occidentale (Suivez ce guide: http://svt.ac-besancon.fr/google-earth-realiser-des-profils-topographiques/)
Copiez-collez le profil dans un document Word, puis imprimez. Légendez avec les mots suivants : dorsale, haut-fond, plaine océanique, fosse océanique, marge continentale, failles, volcanisme, séismes, flux géothermique élevé, flux géothermique faible.
Précisez les profondeurs approximatives de ces grands ensembles océaniques et continentaux.
Recommencez avec une coupe Ouest-Est passant par la dorsale Est-Pacifique et se finissant sur la cordillère des Andes.