1. Prochains cours
23 avril, de 10:00 à 13:00 : cours sur le climat (1 classe
inversée, 1 classe traditionnelle)
7 mai de 10:00 à 11:30 : préparation à l’examen
2. Dossier scientifique :
Vidéo en ligne le 6 avril
QCM en ligne : semaine du 20 avril
(créneau de 5h encore en
discussion)
Dossier scientifique :
Vidéo en ligne le 6 avril
QCM en ligne : semaine du 20 avril
(créneau de 5h encore en
discussion)
6. Quelle observation a été utilisée pour
démontrer la dérive des continents ?
A. Les fossiles
B. La concordance des
côtes
C. Le
paléomagnétisme
des roches
continentales
D. Les traces d’anciens
glaciers
7. La dérive des continents pour
Wegener est
A. Une hypothèse
B. Une théorie
C. Un modèle
D. Un postulat
8. A quelle question tentaient de répondre
les géologues à l’aube des années 60 ?
A. Comment les
continents bougent-ils ?
B. Pourquoi les roches
vieilles sont en
altitude ?
C. Pourquoi les fonds
marins sont-ils en
expansion ?
D. Y-a-t’il des séismes en
dessous de 600km ?
9. Les anomalies magnétiques des
fonds océaniques représentent
A. Un champ magnétique
contenu dans les roches
B. Des variations latérales
du champ dans le noyau
C. Des inversions
périodiques du champ
terrestre
D. Des vitesses de
production de croûte
océanique variables
10. Les chaînes de montagnes sont
A. Des limites de
plaques
B. Des limites de
plaques diffuses
C. Ne sont pas
explicables par la
tectonique des
plaques
11. Le pôle d’Euler est
A. Le pôle de rotation de
la Terre
B. L’intersection de la
surface terrestre avec
l’axe de rotation de la
Terre
C. L’intersection de la
surface terrestre avec
l’axe de rotation de la
plaque
12. On peut calculer la vitesse
angulaire
A. Si on connaît le pôle
d’Euler
B. Si on connaît la
vitesse linéaire
C. Si on connaît les
deux
D. Si on dispose de
mesures GPS de la
vitesse linéaire
13. L’origine des mouvements de
surface se situe
A. Dans le noyau
B. Dans le manteau
C. Dans la lithosphère
D. Dans les zones de
subduction
14. La viscosité du manteau dépend
A. De la profondeur
B. De la pression
C. De la température
D. Des contraintes
E. De la quantité d’eau
dans les roches
F. De rien de tout ça
28. Wilson (1965)
Transformantes
témoins de l’expansion
Non transformantes
Rides = marqueurs du déplacement
SenestreDextre
Faille
Rides
océaniques
Faille
Failles
Les failles transformantes
29. Les failles transformantes
Mécanismes au foyerMécanismes au foyer
Détermine le type de faille à l’origine du séisme
- orientation
- nature convergente, divergente ou coulissante
Quadrants compressifs
(représentés par convention en noir)
Quadrants extensifs
(en blanc)
Cas d’une faille décrochante
Foyer du
séisme
Cercle
Cf. TD !
31. Plaques
Théorème d’Euler
géométrie
Vitesses
en tout point
Géométrie
des frontières
Évolution
Des frontières
HypothèseHypothèse
Les principes de la tectonique des plaques
Le modèle géométriqueLe modèle géométrique : Le théorème d’Euler: Le théorème d’Euler
PrédictionsPrédictions
32. Théorème d’Euler : Failles transformantes =
Petits cercles dont le centre est sur l’axe du pôle d’Euler
Université de Liège
http://www.ulg.ac.be/geolsed/geol_gen/geol_gen.htm
Les principes de la tectonique des plaques
Comment trouver ces pôles ?Comment trouver ces pôles ?
Utiliser les failles transformantes pour déterminer la position
des pôles d’Euler
FailleFaille
transformantetransformante
pôlepôle
dd’Euler’Euler
33. UtiliserUtiliser (i) les anomalies magnétiques(i) les anomalies magnétiques
(ii) la position du pôle d’Euler(ii) la position du pôle d’Euler
on détermine la vitesse angulaireon détermine la vitesse angulaire
VV == ωω.d.d
ωω
dd
VV
Les principes de la tectonique des plaques
Comment déterminer la vitesse angulaire ?Comment déterminer la vitesse angulaire ?
35. • Chaque groupe utilise l’application « expérimentale « :
Geosciences3d.univ-lyon1.fr
-> La dernière ressource
• Installer la petit player Unity si vous ne l’avez pas déjà
fait
• Déterminer le pôle d’Euler du déplacement Amérique
du Sud/Afrique
• Déterminer la vitesse angulaire
37. Ce qu’il faut retenirCe qu’il faut retenir
•La surface de la Terre bouge à ~3cm/an (= vitesse de croissance des
ongles…)
•On peut diviser la surface en un puzzle lithosphérique = les plaques
•Les mouvements doivent respecter des règles élémentaires de
géométrie
•La théorie prédit la vitesse en tout point du globe !
•La tectonique des plaques est une THEORIE. Elle est donc
simplificatrice et n’explique pas tout par essence
47. • Isostasie : les roches océaniques sont
différentes des roches continentales
• Les continents (sial) dérivent sur le
manteau (sima)
• Forces motrices : isostasie sur un ellipsoïde
et marées
LadérivedescontinentsLadérivedescontinents
Les mécanismes
Le modèle de Wegener (1920)Le modèle de Wegener (1920)
63. Les différents types de failles transformantesLes différents types de failles transformantes
L’expansiondesfondsocéaniquesL’expansiondesfondsocéaniques
70. • Bloc crustal indéformable (élastique)
= lithosphère
• Se déforme uniquement à ses
frontières
• Changement de forme : rides et
subduction
• Conservative : failles transformantes
LathéorieLathéorie
Plaques et frontières de plaques
Concept de plaque (Morgan, 1968)Concept de plaque (Morgan, 1968)
71. Plaques
Théorème d’Euler
géométrie
Vitesses
en tout point
Géométrie
des frontières
Évolution
Des frontières
HypothèseHypothèse
Règles géométriques
Le modèle géométriqueLe modèle géométrique : Le théorème d: Le théorème d’’EulerEuler
PrédictionsPrédictions
LathéorieLathéorie
75. UtiliserUtiliser (i) les anomalies magnétiques(i) les anomalies magnétiques
(ii) la position du pôle d(ii) la position du pôle d’’EulerEuler
on détermine la vitesse angulaireon détermine la vitesse angulaire
VV == ωω.d.d
ωω
dd
VV
Comment déterminer la vitesse angulaire ?Comment déterminer la vitesse angulaire ?
LathéorieLathéorie
77. Chaîne de lChaîne de l’’Empereur (Hawaii)Empereur (Hawaii)
Mesurer des vitessesMesurer des vitesses
Points chauds = panaches profondsPoints chauds = panaches profonds
Les points chauds
LathéorieLathéorie
78. Identifier les points chaudsIdentifier les points chauds un reférentiel absoluun reférentiel absolu
LathéorieLathéorie
79. Quelles prédictions permet la théorie ?
Les vitesses en tout point (modèle NUVEL-1)Les vitesses en tout point (modèle NUVEL-1)
pôle dpôle d’’Euler AntarctiqueEuler Antarctique
LathéorieLathéorie
80. Les vitesses en tout pointLes vitesses en tout point
LathéorieLathéorie
102. Depuis quand « existe » la tectonique desDepuis quand « existe » la tectonique des
plaques?plaques?
LimitesdelathéorieLimitesdelathéorie
103. Et sur les autres planètes?Et sur les autres planètes?
LimitesdelathéorieLimitesdelathéorie
Editor's Notes
lorsque les plaques glissent latéralement les unes contre les autres le long de failles; ce type de limites permet d'accommoder des différences de vitesses dans le déplacement des plaques les unes par rapport aux autres
Un mécanisme au foyer permet de déterminer quel type de faille est à l'origine du séisme, l'orientation de cette faille, ainsi que la direction de glissement des blocs sur cette faille.
Cela permet donc de savoir la nature convergente, divergente ou coulissante du mouvement associé. On illustrera d'abord le cas théorique d'une faille décrochante telle que celle montrée sur la figure 1.1. La théorie des mécanismes au foyer utilise les informations obtenues sur le premier mouvement reçu à la station. Ainsi, la composante N-S d'un sismographe placé en A sera en dilatation alors que pour une station en B, elle sera en compression.
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. Pour determiner l’axe d’Euler du mouvement d’une plaque, il suffit d’identifier un petit cerble qui suit une faille transformante. En réalisant ce travail sur plusieurs failles transformantes, il est possible de déterminer au mieux la position du pôle d’Euler précisément.
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 ».
Les vitesses de ces déplacements vont de presque rien à plusieurs centimètres par an, jusqu'à 20 cm/an dans certaines régions du Sud-Est asiatique (Papouasie-Nouvelle Guinée) et du Pacifique (Tonga-Kermadec) !
Snider-Pelligrini : paléontologie ; Taylor : géologie.
Wegener a fait une synthèse d’observation pour proposer que les continents avaient été tous réunis en un seul : la Pangée. Il s’opposait aux idées de l’époque qui considéraient que les continents formaient toute la surface du globe et sétaient effondrés avec le refroidissement de la Terre. Tous les arguments de Wegener peuvent être aussi repris d’ailleurs dans ce cadre quasiment.
Wegener proposait que la dérive des continents pouvait être réalisé grâce à des forces centrifuges qui repoussaient les continents vers l’équateur et à la précession astronomique (la variation de l’axe de rotation de la Terre) - les marées.
Cependant, la science à l’époque était déjà très avancée dans les domaines de la physique. Sir Harold Jeffreys, qui notamment a travaillé sur le noyau liquide, demontrait que les forces évoquées par Wegener étaient bien trop faibles pour que les roches se déforment et que les continents bougent. La théorie de Wegener comportait trop de faiblesses. Certes, l’idée de dérive des continents est la bonne, mais les forces mises en jeu et les conséquences n’étaient pas adéquates.
C’est l’équipe de Stanley Runcorn dans les années 1950, qui a vraiment démontré la dérive des continents avec des observations indépendantes de celles utilisées dans l’hypothèse de Wegener. Runcorn est un pionnier du paléomagnétisme, l’enregistrement du champ magnétique passé dans les roches.
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) !
This kind of image you see it in high school. The seafloor, the continents, the tectonic plates.
As a geologist, I’d like to start from reconstructing the evolution of the motion of continents and of the seafloor back in time.
Remember: a model is there to fill the holes. Can we do that with our model of convection in the mantle?
Here are the equations: linear but coupled. We use them for a long time. But the rheology is complex and difficult to implement.