Chapitre 3

Chapitre 3
La théorie de la tectonique des plaques.
Introduction :
La lithosphère constitue la partie superficielle du globe terrestre, elle est formée de la croûte
terrestre qui surmonte le manteau lithosphérique. Selon le type de croûte on distingue, lithosphères
océanique et continentale.
La lithosphère est découpée en un certain nombre de plaques rigides qui se déplacent les unes par
rapport aux autres, s’écartant au niveau des dorsales, s’affrontant ou se chevauchant dans d’autres
régions. L’ensemble de ces mécanismes constitue la tectonique des plaques.
Problèmes scientifiques :
- Comment la tectonique des plaques a-t-elle été élaborée ?
- Comment peut-on déterminer les mouvements des plaques et les quantifier ?
I- Les fondements de la tectonique des plaques
A- Mise en évidence des plaques lithosphériques.
La superposition de la répartition mondiale des séismes et celle du volcanisme montre que de vastes
surfaces sont limitées par des frontières géologiquement très actives.
Les zones géologiquement actives peuvent être mises en relation avec différents reliefs :
- les dorsales océaniques : reliefs des fonds océaniques pouvant atteindre 2000 m de hauteur.
- les chaînes de montagne : reliefs continentaux (de 1000 à plus de 8000m d’altitude)
- les fosses océaniques : dépressions allongées et étroites des fonds océaniques bordant des
continents ou un ensemble d’îles. (de –4500 à –11000 m)
Ces zones géologiquement actives, étroites et serpentant à la surface de la Terre sont des limites de
plaques et divisent la surface de la Terre en calottes sphériques rigides : les plaques.
B- Wegener : la théorie de la dérive des continents.
En 1912, le météorologue allemand, Alfred Wegener présente la théorie de la dérive des continents.
Il suggère qu’au début de l’ère secondaire un super continent qu’il nomme Pangée se serait disloqué.
Chaque masse continentale issue de cette fragmentation dériverait depuis à la surface de la Terre.
Il s’appuie sur différentes observations naturalistes :
-
Morphologie des continents : Les continents de part et d’autre de l’Atlantique ont des
formes complémentaires. En accolant les bordures des plates-formes continentales,
l’emboîtement est parfait.
-
Arguments paléontologiques : L’étude comparée des faunes et flores d’âge primaire, en
Amérique du Sud et en Afrique fait apparaître des similitudes, notamment l’aire de
répartition de certains reptiles terrestres.
-
Preuves pétrographiques : Des massifs de roches anciennes présentant d’étonnantes
ressemblances (nature des roches, type de plissements, orientation des structures…)
montrent une répartition complémentaire d’un continent à l’autre.
Arguments paléoclimatiques : la répartition de moraines glaciaires, de sables désertiques
et de formations récifales âgées de 200 Ma sur différents continents ne s’explique que si
ceux-ci étaient rassemblés en une masse continentale unique.
Les physiciens de l’époque ne pouvant expliquer le mouvement des masses continentales, l’ensemble de
cette théorie fut rejeté pendant près de 50 ans.
-
C- Vers la théorie de la tectonique des plaques
1°). L’exploration des fonds océaniques.
L’axe de la dorsale est caractérisé par des basaltes en coussins (pillow lava) traduisant un volcanisme
sous-marin, et l’existence de failles dans le plancher océanique basaltique indique un écartement des
terrains. La présence de failles normales atteste de mouvements en extension comme si la croûte
était étirée de part et d’autre de l’axe de la dorsale.
Doc1 : hypothèse de Hess : le double tapis roulant.
En 1962, Harry Hess propose l’hypothèse du double tapis roulant des fonds océaniques qui intègre à la
fois des données bathymétriques des fonds océaniques et les courants de convection mis en évidence
quelques années plus tôt par Holmes.
Doc 2
2°). Les données du paléomagnétisme.
De nombreuses roches, les basaltes notamment possèdent des minéraux qui conservent les
caractéristiques du champ magnétique terrestre régnant à l’époque de leur formation. A l’aide d’un
magnétomètre très sensible, on peut retrouver dans un échantillon de roche les propriétés de ce
champ magnétique ancien (ou paléopôle) au moment de la formation de la roche.
a- Anomalies magnétiques du plancher océanique.
Doc 3 Mesure des anomalies magnétiques du plancher océanique.
L’établissement systématique des cartes d’anomalies magnétiques des fonds marins révèle la présence
de bandes d’anomalies positives et négatives par rapport à la situation actuelle, disposées
symétriquement à l’axe des dorsales.
Au cours des temps géologiques la polarité du champ magnétique terrestre a subi de très nombreuses
inversions.
b- Le déplacement du paléopôle.
Doc 4 poly
Sur un même continent, le prélèvement d’échantillons de roches d’âges variés fait apparaître une
courbe de migration des pôles magnétiques (ou courbe de dérive apparente des pôles). De plus, l’étude
du paléomagnétisme de roches provenant de continents différents a permis d’établir des courbes de
migration des pôles différentes.
Les masses continentales se sont déplacées par rapport aux pôles et les unes par rapport aux autres.
En 1963, Vine et Matthews ont l’idée de mettre en relation ces caractéristiques magnétiques et
l’hypothèse du double tapis roulant de Hess. L’expansion du plancher océanique se ferait par une
remontée permanente de lave basaltique dans l’axe de la dorsale, les basaltes les plus anciens étant
repoussés de part et d’autre de la dorsale. Ce phénomène est appelé accrétion océanique.
3°). L’apport des forages profonds.
Doc 5 poly.
Dans la seconde partie du XXème siècle, les forages profonds se sont développés et ont permis
d’étudier les sédiments marins profonds.
On admet que les premiers sédiments déposés sur les fonds marins permettent de dater la mise en
place du plancher océanique.
Ces forages ont montré que plus on s’éloigne de la dorsale, plus les sédiments sont épais et plus les
couches au contact du basalte sont anciennes.
De plus le plancher océanique le plus ancien est daté de 180 Ma ce qui prouve le renouvellement de la
croûte océanique et donc sa mobilité.
Ces observations confirment le mécanisme de l’expansion océanique.