Mr: MARNAOUI Jamal RAPPEL: Structure interne de la terre L'étude de la vitesse de propagation des ondes en profondeur donne des renseignements sur la structure interne de globe. Vitesse des ondes (ondes S) en fonction de la profondeur, sous les continents et sous les océans. La Terre est divisée verticalement en couches : la lithosphère rigide « flotte » sur l’asthénosphère moins rigide La vitesse des ondes varie en fonction des propriétés des roches en profondeur. La vitesse des ondes diminue lorsque la rigidité des roches du milieu traversé diminue. Les discontinuités (Moho, Gutenberg et Lehman) de la vitesse des ondes enregistrées avec la profondeur traduisent un changement. Les discontinuités permettent donc de délimiter différentes zones à l'intérieur du globe : La croûte terrestre – Le manteau – Le noyau externe et Le noyau interne ou graine) La variation de la vitesse des ondes sismiques permet donc de distinguer les différentes couches terrestres : La croûte et le manteau supérieur forment un ensemble rigide : la lithosphère . En dessous, l’asthénosphère est une partie du manteau moins rigide ou ductile. La croûte est constituée en grande partie de roches magmatiques de différents natures: Le granite dans la partie continentale Le basalte dans la partie océanique. Structure du granite et du basalte et conditions de leur formation Notion de plaque lithosphérique Carte de la répartition des séismes dans le monde Points verts : séismes en zone d'écartement Points bleus : séismes en zone de rapprochement Carte de la répartition des volcans dans le monde Points rouges : volcanisme effusif Points noirs : volcanisme explosif Les séismes et les volcans délimitent de grandes surface de la Terre appelées plaques lithosphériques . Les séismes et les volcans constituent les frontières des plaques; ces frontières sont donc des marges actives. Par contre l'intérieur de ces plaques est peu actif (on y trouve peu ou pas de séismes ou volcans). Les principales plaques lithosphériques Plaque NordAméricaine Plaque Eurasienne P. Arabique P. Caraïbes P. Cocos Plaque Plaque Pacifique-Ouest Nazca Plaque SudAméricaine Plaque Africaine Plaque Antarctique P. Philippines Plaque IndoAustralienne On dénombre une douzaine de plaques à la surface du globe. Mais elles sont de nature différente : Certaines plaques sont constituées continent et de portions d’océan : de portions de (ex: plaque Américaine, plaque Africaine...) D'autres plaques d'océans : sont constituées que de portions (ex: plaques du Pacifique) Certains, plutôt rares ne sont presque constituées que de portions de continents (ex : plaque Arabique). Définition d’une plaque terrestre : c’est une portion rigide , épaisse de la lithosphère qui flotte sur l’asthénosphère moins rigide (ductile) et qui est délimitée par des marges actives (fortes activités sismiques et/ou volcaniques) Cartes des reliefs continentaux et des fonds océaniques. Les limites des plaques Les zones de divergence :là où les plaques s'éloignent l'une de l'autre au niveau des dorsales océaniques. Les zones de convergence : là où l’une des deux plaques s’enfonce sous l’autre (fosses océaniques) ou là où deux plaques entrent en collision (chaînes de montagnes). Les failles transformantes : là où deux plaques glissent latéralement l'une contre l'autre, le long de failles. Les dorsales océaniques : zone d’expansion Ce sont des reliefs des fonds océaniques qui peuvent atteindre plus de 2 000 m de hauteur avec une longueur totale de plus de 65 000 km. Exemples: La dorsale atlantique (expansion océanique et éloignement des deux plaques, africaine et américaine) Les fosses océaniques : zone de subduction Exemples: fosse du Pérou ou du Chili (enfouissement de la plaque Nazca sous la plaque sud-américaine) Ce sont des zones profondes (de - 4 500 m à -11 000 m) et étroites (100 à 200 km de largeur), Leur longueur totale est de 37 000 km. Les chaînes de montagnes : zones de collision Exemples: Himalaya (rapprochement et collision de la plaque indienne et la plaque eurasienne) Les montagnes naissent suite aux mouvements de rapprochement et de collision de la partie continentale de deux plaques . Les déformations tectoniques accompagnant la mobilité des plaques Faille normale Faille inverse Pli Les courants de convection : moteur de la mobilité des plaques Relation entre les chaînes de montagnes récentes et les limites des plaques lithosphériques Les chaînes de montagnes récentes se répartissent suivant deux ceintures: Une ceinture Nord-Sud du Pacifique Ouest en parallèle avec les côtes du continent Américain (Les Rocheuses au Nord et les Andes au Sud). Une ceinture Ouest-Est présentée essentiellement par les Alpes et l’Himalaya. • Les chaînes de montagnes récentes se situent dans les zones de rapprochement de deux plaques lithosphériques: Dans la zone de convergence entre la plaque Nazca (Plaque océanique) et la de la plaque Sud-Américaine (partie continentale) se situent les chaînes de subduction. Ex: les Andes. Dans la zone de convergence entre la plaque Indienne et la plaque Eurasiatique (Deux plaques continentales) se situent les chaînes de collision. Ex: le Rif, les Alpes et l’Himalaya. À l’Est de la plaque Arabique,se trouve un autre type de chaîne de montagne récente appelée chaines d’Obduction: Ex: Chaînes d’Oman. A. Caractéristiques morphologiques des chaînes de subduction Les Andes forment une cordillère le long de la côte Ouest du continent sud-Américaine. Elles s’étendent sur une longueur de 10 000 Km avec une largeur de 500 Km et peuvent atteindre 7000 m de hauteur. En parallèle à la chaîne des Andes, il y a présence de fosses océaniques profondes le long de la marge continentale (la côte ouest) de l’Amérique du sud Observation d’une fosse océanique à la limite de plaque : Chaîne des Andes (Subduction) B. Les caractéristiques géophysiques des chaines de subduction Répartition des foyers sismiques Les foyers sismiques sont répartis suivant un plan incliné qui plonge sous la marge continentale: le plan de Bénioff-Wadati. De l’océan vers la marge continentale, la profondeur des foyers sismique augmente jusqu’au environ de - 500 Km. Variation de la température en fonction de l’éloignement de la fosse vers le continent Les zones X et Y se trouvent dans des profondeurs différentes et pourtant elles ont la même température (1000°C) * X *Z Z * Y Les zones Y et Z se trouvent dans les mêmes profondeurs et pourtant elles n’ont la même température : - T°=1000°C dans la zone Y. - T°= 1400°C dans la zone Z. À partir de la fosse vers la plaque sud-américaine, les isothermes (courbes d’égales températures) s’inclinent vers le bas, suivant le plan de Bénioff : la température dans cette zone inclinée est relativement basse : il s’agit d’anomalies négatives. Ces anomalies négatives représente un autre indice de subduction c’est-àdire l’enfouissement de la plaque océanique (plaque Nazca) froide sous la partie continentale chevauchante de la plaque sud-américaine Caractéristiques structurales et tectoniques A- Prisme d’accrétion Au cours du plongement de la plaque océanique sous la plaque continentale, les sédiments sous marins sont rabotés par la plaque continentale et s’accumulent sous forme d’écailles et forment des structures géologiques appelées prismes d’accrétion. C. Caractéristiques tectoniques et pétrographiques * Caractéristiques tectoniques : Présence de déformations simples (plis de grand amplitude, associés à des failles inverses) * Caractéristiques pétrographiques : présence de roches magmatiques, - Andésite : roche magmatique volcanique associée à un volcanisme fortement explosif. - Granodiorites : roches magmatiques plutoniques. Les conditions de la formation du magma dans les zones de subduction Le granodiorite est une roche magmatique plutonique à structure grenue L’andésite est une roche magmatique volcanique à structure microlitique Refroidissement lent du magma en Refroidissement du magma en profondeur plusieurs étapes: en profondeur, au cours de sa montée et en surface. - Dans le milieu non hydraté (absence de l’eau) : La courbe du géotherme de subduction (en pointillé) ne coupe pas la courbe du début de fusion de la péridotite , la péridotite reste à l’état solide (Pas de fusion de la péridotite). - Dans le milieu hydraté (en présence de l’eau) : La courbe du géotherme de subduction (en pointillé) se coupe avec la courbe du début de fusion de la péridotite, la péridotite subit une fusion partielle pour former du magma. Les conditions pour la fusion partielle de la Péridotite : Présence d’eau, Profondeur de 80 à 200 Km et une température entre 750°C et 1200°C. Modèle schématique expliquant la formation des roches magmatiques dans la zone de subduction Au cours de l’enfouissement de la lithosphère océanique plus dense , les variations de pression et température en profondeur entraînent la déshydratation des roches de la croûte océanique, l’eau libérée se propage dans des péridotites du manteau de la plaque chevauchante contribue à abaisser leur point de fusion. La fusion partielle des péridotites est à l'origine du magma dans les zones de subduction. Le magma résultant remonte par des fissures et peut: - se cristalliser en profondeur et donner le granodiorite. - ou va remonter à la surface et se refroidir pour former l’ andésite. Reconstitution des étapes de la formation des Andes ● Les forces compressives liées au rapprochement entre la plaque Nazca et la plaque d’Amérique du sud Enfouissement de la plaque océanique (Nazca) plus dense sous la plaque continentale (Amérique de sud) moins dense: Phénomène de subduction. ● Dans la zone d’affrontement se forme une fosse océanique associée à un prisme d’accrétion. ● Les forces compressives engendrent des déformations tectoniques simples (en particulier des plis associés à des failles inverses). ● L’enfouissement de la plaque océanique froide sous la plaque chevauchante de l’ Amérique de sud se manifeste par des anomalies thermiques négatives. ● Au cours de l’enfouissement, les frottements entre les plaques engendrent des séismes qui se répartissent selon le plan de Bénioff. ● En profondeur, la croûte océanique plongeante est sous des conditions de pression et de température qui entrainent la libération de l’eau et la création des conditions de fusion partielle de la péridotite avec production d’un magma Andésitique. ● Les contraintes latérales permettent la surrection d’un relief et la formation des Andes (chaine de subduction) À SUIVRE
