PLANETE TERRE Gilles CHAZOT Responsable du module Laboratoire Domaines Océaniques IUEM Place Copernic – Plouzané Tél: 02.98.49.87.59 [email protected] http://perso-sdt.univ-brest.fr/~jperrot/planeteterre/ Constitution du globe terrestre Quelques paramètres physiques en fonction de la profondeur Rogers, 2008 Evolution de la température en fonction de la profondeur Evolution de la température près de la surface: gradient géothermique Rogers, 2008 Géotherme et solidus: le manteau est un solide visqueux! Rogers, 2008 D’où vient le magma qui fait éruption à la surface ? Tomographie: anomalies de température en profondeur Zhao, 2004 Flux de chaleur à la surface: grande hétérogénéité La Terre est une machine thermique La topographie résulte du fonctionnement de cette machine thermique Différence Terre – autres planètes: TECTONIQUE DES PLAQUES Marcel Bertrand, 1887 Emile Haug, 1900 1929: Alfred WEGENER Arguments: Forme des continents Localisation des anciennes glaciations Wegener, 1929 Paléontologie D’autres y avaient pensé avant: Alexandre Du Toit, 1927 Forces en présence: - Isostasie - Forces de marée - Attraction des continents Années 50 1955, les premières preuves: Le déplacement du pôle magnétique au cours du temps sur différents continents Années 60: Etude détaillée des dorsales médioocéaniques, et notamment des anomalies magnétiques des roches du plancher océanique Résultats: succession d’anomalies positives ou négatives du champ magnétique symétriques par rapport à la dorsale Ces variations sont directement reliées à l’âge des roches de la croûte océanique. Sud de l’Islande: les roches ont enregistré l’alternance de champ magnétique identique ou inversé par rapport au champ actuel. Confirmation que la croûte océanique se forme au niveau des dorsales océaniques et s’éloigne de cette dorsale au cours du temps. Depuis: nombreuses preuves du mouvement horizontal des plaques lithosphériques Rogers, 2008 Rogers, 2008 GPS (Global Positioning System): mesure directe de la vitesse de déplacement des plaques Æquelques centimètres par an Vitesse d’expansion au niveau des dorsales variable de 1 à 18 cm/an La Terre reste à volume constant: la croûte océanique formée aux dorsales doit donc disparaitre ailleurs. Répartition hétérogène des séismes sur Terre. Rogers, 2008 Répartition hétérogène des volcans sur Terre, similaire à celle des séismes. Rogers, 2008 Existence de zones de convergence où la lithosphère océanique disparait dans le manteau Tectonique des plaques: formation de la lithosphère océanique le long des dorsales, et recyclage de cette lithosphère dans le manteau au niveau des zones de subduction Définition de 7 plaques principales et de plusieurs plaques de moindre importance. Plusieurs types de limite de plaques Dorsale océanique Subduction Collision Faille transformante Différents contextes géodynamiques Sous une lithosphère océanique Sous une lithosphère continentale Subduction Accrétion au niveau des dorsales océaniques Collision: chaîne de montagne Moteur de la tectonique des plaques: la convection Convection: transport de chaleur contre la gravité via un déplacement global de matière gouverné par sa flottabilité due à l’expansion thermique. Une couche sera instable si le nombre de Rayleigh Ra (sans dimension) dépasse la valeur critique de ~103. • Quel est le nombre Ra du manteau terrestre? Couche Epaisseur (km) Ra Manteau sup. 700 106 Manteau inf. 2000 3 x 107 Manteau total 2700 108 • Conclusion: même si le manteau est assez rigide pour transmettre les ondes S, il est très instable thermiquement et doit être vigoureusement convectif. Convection à 1 couche ou à 2 couches ? Convection à 2 couches Convection à 1 couche Dynamique de la Terre: Mouvements horizontaux et verticaux