Cours de préparation à l'aggrégation SVT - Tectonique des plaques

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  • En fait les choses sont un peu plus compliquées que cela : tout déplacement sur la surface d'une sphère (ici la Terre) est assimilable à une rotation autour d'un axe vertical passant par un point situé quelque part sur la surface de cette même sphère.
  • Le mouvement d’un bloc pouvait être décrit par une simple rotation entre sa position initiale et sa position finale, rotation définie par un axe passant par le centre de la Terre (axe eulérien) et une vitesse angulaire. Les failles transformantes correspondaient à des petits cercles centrés sur l’axe eulérien, permettant d’en déterminer la position.
  • La même année et indépendamment, Dan Mc Kenzie et Robert Parker développèrent des idées analogues en introduisant le terme de « plaque » et l’année suivant, Xavier Le Pichon , en fit une première application. Il divisa la surface du globe en 6 plaques lithosphériques dont il détermina les frontières à partir de l’activité tectonique et calcula les pôles de rotation de leur mouvement relatif depuis 120 millions d’années. Par la suite, ces mêmes procédés permirent par simple « fermeture » des océans de reconstruire les positions successives des continents depuis 200 millions d’années. En 1968, Isaks, Jack Oliver et Lynn Sykes parlèrent de « nouvelle tectonique globale » en vérifiant qu’elle était conforme aux phénomènes sismiques, et Vine et Hess introduisirent l’expression « tectonique des plaques ».
  • Comme tout bouge à la surface de la Terre, il est nécessaire de dire par rapport à quoi exactement on définit un mouvement donné. On a constaté qu'un certain nombre de volcans (en général marins, les fameux points chauds !) ne bougeaient que très faiblement les uns par rapport aux autres : en gros, ils sont stables et les plaques "défilent" par dessus.
  • Les vitesses de ces déplacements vont de presque rien à plusieurs centimètres par an, jusqu'à 20 cm/an dans certaines région du Sud-Est asiatique (Papouasie-Nouvelle Guinée) et du Pacifique (Tonga-Kermadec) !
  • Cours de préparation à l'aggrégation SVT - Tectonique des plaques

    1. 2. La tectonique des plaques ?
    2. 3.     De quand date la tectonique des plaques ?
    3. 4. Objectifs du cours <ul><li>Identifier les observations décisives </li></ul><ul><li>Retracer le cheminement historique </li></ul><ul><li>Définir les éléments de la théorie </li></ul><ul><li>Discuter l’évolution des modèles </li></ul>    1920 1960 1970
    4. 5. Histoire d’une théorie <ul><li>La dérive des continents (1930) </li></ul><ul><li>La convection (1930) </li></ul><ul><li>Paléomagnétisme (1950) </li></ul><ul><li>Expansion des fonds océaniques (1960) </li></ul><ul><li>Magnétisme des fonds océaniques </li></ul><ul><li>Sismologie </li></ul><ul><li>Tectonique des plaques(1970) </li></ul><ul><li>Mesures instantanées (1990) </li></ul>
    5. 6. La dérive des continents
    6. 7. <ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>Symmétrie des côtes
    7. 8. <ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>Distribution des espèces Les observations
    8. 9. <ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>Distribution des espèces
    9. 10. <ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>Relations pétrologiques et structurales
    10. 11. <ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>Mouvements latéraux
    11. 12. <ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>Climat passé
    12. 13. <ul><li>Isostasie : les roches océaniques sont différentes des roches continentales </li></ul><ul><li>Les continents (sial) dérivent sur le manteau (sima) </li></ul><ul><li>Forces motrices : isostasie sur un ellipsoïde et marées </li></ul><ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>Les mécanismes Le modèle de Wegener (1920)
    13. 14. <ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>La convection de Holmes (1930)
    14. 15. APW : hypothèse du dipôle terrestre tg (Incl) = 2 cotg (colat) <ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>Les “preuves” Principes du paléomagnétisme
    15. 16. <ul><ul><li>La dérive des continents </li></ul></ul>Dérive des pôles (1955) Age N. Amé Europe Tertiaire S 87,140 80,157 Tertiaire I 85,197 75,151 Crétacé 64,187 86,0 Jurassique 76,142 36,50 Trias 62,100 45,143 Permien 46,117 45,160
    16. 17. L’expansion des fonds océaniques
    17. 18. <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>Topographie et âge Distribution hypsométrique
    18. 19. <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>Distribution des âges
    19. 20. <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>Distribution des seïsmes : des zones localisées
    20. 21. <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>Séismes profonds : “plans” de Wadati-Bénioff
    21. 22. Failles transformantes Concept de Wilson (1965) <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>
    22. 23. Les différents types de failles transformantes <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>
    23. 24. <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>Les mécanismes au foyer
    24. 25. <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>
    25. 26. <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>Magnétisme des fonds océaniques Des anomalies mesurables
    26. 27. <ul><ul><li>L’expansion des fonds océaniques </li></ul></ul>Un modèle pour leur origine
    27. 28. La théorie
    28. 29. <ul><li>Bloc crustal indéformable (élastique) = lithosphère </li></ul><ul><li>Se déforme uniquement à ses frontières </li></ul><ul><li>Changement de forme : rides et subduction </li></ul><ul><li>Conservative : failles transformantes </li></ul><ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>Plaques et frontières de plaques Concept de plaque (Morgan, 1968)
    29. 30. Règles géométriques Le modèle géométrique : Le théorème d’Euler Prédictions <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>Plaques Théorème d’Euler géométrie Vitesses en tout point Géométrie des frontières Évolution Des frontières Hypothèse
    30. 31. Tout déplacement d’un bloc rigide sur une sphère = rotation autour d’un axe (vitesse angulaire  ) On peut prédire la vitesse en tout point à partir de 2 paramètres : * Coordonnées du pôle * Vitesse angulaire Le pôle de la rotation (pôle d’Euler) <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>Le théorème d’Euler
    31. 32. Théorème d’Euler : Failles transformantes = Petits cercles dont le centre est sur l’axe du pôle d’Euler Université de Liège Comment trouver ces pôles ?  Utiliser les failles transformantes pour déterminer la position des pôles d’Euler Faille transformante <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>pôle d’Euler
    32. 33. Utiliser (i) les anomalies magnétiques (ii) la position du pôle d’Euler  on détermine la vitesse angulaire V =  .d   d  V Comment déterminer la vitesse angulaire ? <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>
    33. 34. Chaîne de l’Empereur (Hawaii) Mesurer des vitesses Points chauds = panaches profonds Les points chauds <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>
    34. 35. Identifier les points chauds  un reférentiel absolu <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>
    35. 36. Quelles prédictions permet la théorie ? Les vitesses en tout point (modèle NUVEL-1) pôle d’Euler Antarctique <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>
    36. 37. Les vitesses en tout point <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>
    37. 38. Evolution d’une jonction triple <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>
    38. 39. Stabilité des jonctions triples <ul><ul><li>La théorie </li></ul></ul>
    39. 40. Réflexions sur le modèle
    40. 41. <ul><ul><li>Réflexions sur le modèle </li></ul></ul>GPS : Principes Confrontations aux mesures instantannées
    41. 42. <ul><ul><li>Réflexions sur le modèle </li></ul></ul>Application à la Californie
    42. 43. <ul><ul><li>Réflexions sur le modèle </li></ul></ul>Redéfinitions des frontières de plaques
    43. 44. <ul><ul><li>Réflexions sur le modèle </li></ul></ul>Plaques et panaches Tectonique des plaques et convection
    44. 45. Depuis quand « existe » la tectonique des plaques? <ul><ul><li>Réflexions sur le modèle </li></ul></ul>
    45. 46. Et sur les autres planètes? <ul><ul><li>Réflexions sur le modèle </li></ul></ul>

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