L`hypothèse de l`expansion océanique

Une hypothèse ancienne longtemps rejetée par les
scientifiques
Des continents dérivants à
la surface du globe
1
Des études sismiques à l’origine du
rejet de cette théorie
2
Croute continentale
et océanique
Manteau solide
o 1912 Wegener. Hypothèse de
la dérive des continents.
o 1923 Gutenberg. La terre est
jusqu’au noyau solide, la dérive
des continents impossible.
Noyau liquide
Une hypothèse ancienne longtemps rejetée par les
scientifiques
Des continents dérivants à
la surface du globe
1
Des études sismiques à l’origine du
rejet de cette théorie
2
Croute continentale
et océanique
Manteau solide
o 1912 Wegener. Hypothèse de
la dérive des continents.
o 1923 Gutenberg. La terre est
jusqu’au noyau solide, la dérive
des continents impossible.
o 1929 Holmes. Des mouvements
de convection du manteau à
l’origine de la dérive.
Noyau liquide
Une tentative intéressante
d’explication
3
Une donnée importante, utilisée par Wegener et éclairée par les
connaissances actuelles
Wegener : une distribution
bimodale des altitudes
terrestres
La mise en évidence des deux
types de croûtes terrestres
CC
CO
Altitude
moyenne +
100 m
Altitude moyenne
-4500 m
30 Km
Croûte
continentale
6 Km
Croûte océanique
Manteau (péridotite)
CC = Croûte
continentale (granite)
CO = Croûte
océanique (basalte et
gabbro)
La naissance d’une théorie : La dérive des continents
L’hypothèse de
l’expansion océanique
L’apport du paléomagnétisme
Le relief des fonds océaniques + le flux
géothermique conduisent à l’hypothèse
d’une expansion océanique
Expansion océanique (Hess)
Mouvements de convection
L’hypothèse de Hess et les
apports du paléomagnétisme
conduisent à valider
l’hypothèse de l’expansion
des fonds océaniques
La construction d’un modèle globale : la tectonique des
plaques
La distinction lithosphèreasthénosphère
Les points chauds
vérifient le modèle
La découverte des failles
transformantes
Zone de subduction
Dorsale
Lithosphère
Faille transformante
Asthénosphère
Points chauds
Magmas
Courants de
convection
Remontée profonde
De la dérive des continents à la tectonique des plaques
Données géologiques
Ages du fond des océans
et confirmation de
l’expansion océanique
Données géodésiques
Mesures GPS et confirmation
de la vitesse de
déplacements de plaques
Un modèle qui évolue
0
1000
2000
T° °C
péridotite
100%
liquide
2,5
80
péridotite
100% solide
péridotite :
liquide liquidus
+ solide
5
160
solidus
7,5
P (GPa)
240
Km
0
1000
0
solide
80
2000
Liquide
+
3000
T°
C
Liquid
e
2,5
Solide
160
Profondeur
(km)
Pression
(GPa)
240
5
7,5
T° (°C)
T° de fusion de A
T° de fusion de B
cristaux
liquide
Solidus
Roche composée
des minéraux
A+B
= solide de
composition
(A+B)
Liquidus
Solide de
composition (B)
+ liquide de
composition (A)
Liquide de
composition
(A+B)
Remontée
Magma de
composition (A)
Refroidissement et cristallisation
Fusion partielle : comment on
obtient une roche de composition
différente de la roche source
Roche de
composition (A)
3: basalte issu de 2
Verre, microlithes et
phénocristaux structure
hémicristalline
d
e
f 1000
0
2000
T°C
3000
0
2: péridotite source en
partie fondue
4: péridotite résiduelle
issue de 2
Liquid
e
solide
80
Liquid
e
2,5
+
structure holocristalline
1: péridotite source solide
minéraux cristallisés)
160
240
Profo
ndeur
(km)
c
a
b
minéraux a, b et cstructure holocristalline
Solidus sec de la péridotite
Liquidus
Géotherme de dorsale
zone de fusion
liquide magmatique
entre cristaux
Solide
5
Pressi
on
(GPa)
7,5
La formation de lithosphère océanique
Refroidissement
rapide en
surface
Remontée
dans la
chambre
magmatique
Roche source
= Péridotite
de
l’asthénosphè
re
Fusion partielle
(10-15%) par
décompression
adiabatique
Liquide de
fusion
partielle :
Magma
Minéraux
résiduels non
fondus =Résidu
solide
Refroidissement
lent et en
profondeur
Basalte
(structure
microlithique)
Gabbros
(structure
grenue)
Résidu solide de
fusion partielle :
Péridotite résiduelle
appauvrie en certains
éléments chimiques =
Péridotite
lithosphérique
appauvrie
asthénosphère
Anomalie thermique sous la dorsale médio-atlantique
La tomographie met en évidence des montées de matériaux chauds à
diverses échelles. Par comparaison avec les gros dômes profonds, noter la
faible profondeur de la zone chaude sous la dorsale médio-atlantique : le
magmatisme correspondant est d'origine superficielle.
La coupe selon la ligne est-ouest atteint une profondeur de 900 km.
D'après «African hot spot volcanism : small scale convection in the upper
mantle Beaneath cratons» King & Ritsema, Science, 290, 2000.
1000
0
2000
T° °C
Liquide
3
1
Liquide
+ solide
2,5
80
2
3 : géotherme sous une
dorsale
L
5
1 : géotherme continental
moyen
2 : géotherme océanique
moyen
160
solide
L : liquidus
7,5
240
Km
P (Gpa)
S
S : solidus
Relation entre âge et bathymétrie du plancher océanique
Prof. (Km)
3
4
Atlantique nord
Pacifique nord
5
6
âge MA
0
40
80
120
160
200
Données géologiques
Ages du fond des océans
et confirmation de
l’expansion océanique
Données géodésiques
Mesures GPS et confirmation
de la vitesse de
déplacements de plaques
Un modèle qui évolue
Données sismiques
Tomographie sismique et mise
en évidence de la dynamique
de la lithosphère
La dynamique de la lithosphère
Dorsale
zone de divergence
Zone de subduction
zone de convergence
Zone d’accrétion
production de lithosphère
océanique
Disparition de la
lithosphère océanique
âgée
Expansion océanique
Plaque lithosphérique
océanique
Mouvement
ascendant de
l’asthénosphère
Manteau
asthénosphérique
Plaque lithosphérique
continentale
Mouvement
descendant de la
lithosphère
océanique
Le modèle de la tectonique des plaques