LSVT1S06 Partie du programme : La tectonique des plaques : l’histoire d’un modèle Niveau : Première S Titre de la séance : L’idée d’une mobilité des continents EXTRAIT DU PROGRAMME Au début du XXème siècle, les premières idées évoquant la mobilité horizontale s’appuient sur quelques constatations : la distribution bimodale des altitudes, les tracés des côtes, la distribution géographique des paléoclimats et de certains fossiles. Ces idées se heurtent au constat d’un état solide de la quasi-totalité du globe terrestre établi, à la même époque, par les études sismiques. L’idée de mobilité horizontale est rejetée par l’ensemble de la communauté scientifique. CONNAISSANCES CONSTRUITES C’est à partir du début du XXème siècle que la théorie de la dérive des continents a émergé, grâce à la mise en relation de nombreuses observations par Alfred Wegener : la concordance des côtes africaines et sud-américaines, la présence des mêmes fossiles et vestiges glaciaires sur ces deux continents, ainsi que la répartition bimodale des altitudes suggérant que les continents sont constitués d’un matériau distinct de celui dont sont faits les fonds océaniques. Selon Wegener, ces deux continents étaient réunis en un supercontinent qui se serait fragmenté en blocs continentaux dérivant à la surface de la Terre. Cette idée est rejetée par la majorité de la communauté scientifique de l’époque car Wegener ne propose pas de moteur suffisamment puissant pour expliquer la mobilité horizontale des continents, au sein d’un milieu montré comme solide par les études sismiques. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE o o o o Utiliser un SIG, un tableur et un didacticiel Interroger des bases documentaires Appliquer une démarche explicative Traduire des informations par un tableau CONDITIONS MATÉRIELLES Les élèves travaillent en binôme, au cours de la première activité, ils visualisent sur un SIG certains arguments à l’origine de la théorie de Wegener, puis ils construisent la courbe de Trabert à l’aide d’un tableur. Dans une deuxième activité, ils utilisent le SIG et un didacticiel pour découvrir les arguments ayant contribué à l’abandon de la théorie. COIN LABORATOIRE Matériels • Ordinateurs connectés à internet • Logiciel Google Earth • Un tableur • Logiciel Sismolog • Planisphère en relief : 17036.20 • Planche les temps géologiques : 08950.20 Documents didactiques • Fiche d’utilisation Google Earth des ECE • Fiche d’utilisation du tableur des ECE • Fiche d’utilisation Sismolog des ECE DESCRIPTIFS Le professeur pourra présenter la position actuelle des continents à l’aide du planisphère en relief, notamment celle de l’Afrique et celle de l’Amérique du Sud pour susciter le questionnement sur une éventuelle mobilité au cours du temps (planche des temps géologiques). © PIERRON 1/5 LSVT1S06 Dans une première activité, on étudie les observations réalisées par Wegener qui lui ont permis de proposer un modèle analogique de croûtes continentales flottant « comme des icebergs », et ainsi de construire la théorie de la dérive des continents. Activité 1 : Étude des arguments à l’origine de la théorie de la dérive des continents Objectif : Montrer comment A.Wegener a conçu la théorie de la dérive des continents. Support : On utilisera : - Google Earth pour visualiser les divers arguments (géographiques, géologiques, paléontologiques, paléoclimatiques) et une animation, grâce au fichier kmz A la découverte de la théorie de la tectonique des plaques réalisé par L.Delorme (à télécharger sur le site SVT de l’académie de Montpellier http://svt.ac-montpellier.fr/spip/spip.php?article72) - Un tableur permettant de traiter les données sur la distribution des altitudes (fichier à télécharger dans la banque de schémas sur le site SVT de l’académie de Dijon http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=2666) - Un document aidant à la compréhension du modèle analogique proposé par Wegener. 1. 2. 3. 4. A l’aide de Google Earth, ouvrir le fichier Découverte de la théorie de la tectonique des plaques.kmz. Ouvrir le sous-dossier Les travaux de Wegener et visualiser successivement les données géologiques, biologiques, climatiques afin de proposer dans un tableau des arguments en faveur d’une mobilité horizontale des continents. A partir des données du fichier Distribution des altitudes.xls, construire avec un tableur l’histogramme de la distribution des altitudes à la surface du globe, puis y ajouter la courbe de tendance de moyenne mobile sur 2 périodes. A l’aide de la courbe obtenue, du texte ci-dessous et de l’animation Tectonique des plaques du fichier kmz, expliquer comment Wegener utilise la distribution des altitudes pour proposer un modèle analogique de mobilité horizontale des continents. Selon la théorie de la contraction de la Terre, due à son refroidissement : à partir d’un niveau initial unique, la répartition des altitudes à la surface du globe devrait être celle d'une courbe de Gauss avec un seul maximum. « Nous en concluons, dit Wegener, qu'il doit y avoir eu deux niveaux initiaux de départ et nous sommes conduits, inévitablement, à admettre que les continents et les sols sous-océaniques constituent deux couches distinctes de l'écorce terrestre qui se comportent – en grossissant un peu notre image – comme des icebergs tabulaires et l'eau qui les baigne » Wegener, La genèse des continents et des océans, p.35-36 5. Résumer alors comment a été élaborée la théorie de la dérive des continents. Critères d’évaluation Activités 1 et 2. Représenter des données sous forme d’un tableau : - Choix raisonné des lignes et des colonnes, - Arguments scientifiquement corrects, - Titre pertinent. 3. Utiliser un logiciel de traitement de données : - Choix des axes, - Légendes, - Titre pertinent. LSVT1S06 © PIERRON 2/5 LSVT1S06 Activité 2 : Étude des arguments contre la théorie de la dérive des continents Objectif : Comprendre les difficultés d’acceptation de la théorie de la dérive des continents Support : On utilisera Google Earth pour visualiser deux arguments contre la théorie : la théorie des ponts continentaux et le point de vue de H.Jeffreys, ainsi que Sismolog pour les arguments établis par les études sismiques. 1. A l’aide de Google Earth, ouvrir le sous-dossier Les arguments contre la dérive des continents afin de compléter le tableau de l’activité 1 avec les arguments opposés à l’idée d’une mobilité horizontale des continents. 2. A l’aide de Sismolog visualiser les Traces d’un séisme en France (Fenêtres-Traces) Lorsqu’on enregistre un séisme on peut repérer trois types d’ondes sur un sismogramme : les ondes P sont les plus rapides elles se propagent dans les milieux solides et les milieux liquides ; les ondes S moins rapides, ne se propagent que dans les solides ; les ondes de surface (L et R) les moins rapides se propagent dans les couches superficielles. - Repérer les ondes P et S (Solutions-Corriger dépouillements) - Localiser le séisme et les stations d’enregistrement (Localiser-Calculer l’hypocentre) - Modéliser la propagation des ondes sismiques à l’intérieur du globe (Fenêtres-Modèle de Terre), choisir le modèle à deux couches et visualiser la propagation des ondes S. 3. En déduire l’état physique du globe et à l’aide du document ci-dessous expliquer en quoi cette information s’oppose à l’idée de Wegener d’une mobilité des continents (compléter le tableau de l’activité 1). Coupe schématique de la Terre selon Wegener Les continents de Sal (ou Sial) reposent sur une couche plus dense de Sima. La Terre contient un noyau de Nife. Fig. 2, « Die Entstehung der Kontinente », Geologische Rundschau, 3, 1912, p. 279 LSVT1S06 © PIERRON 3/5 LSVT1S06 TP – L’idée d’une mobilité des continents Activité 1 : Etude des arguments à l’origine de la théorie de la dérive des continents Tableau : voir activité 2 23.2 25 Analyse statistique des altitudes à la surface du globe 20.9 % surface terrestre 20 16.5 13.9 15 8.5 10 4.8 5 4.5 3 0 0 0 2.2 1 1.1 0.5 0 0 0 0 0 10 à 9 à 8 8 à 7 7 à 6 6 à 5 5 à 4 4 à 3 3 à 2 2 à 1 1 à 0 0 à 1 1 à 2 2 à 3 3 à 4 4 à 5 5 à 6 6 à 7 7 à 8 8 à 9 9 -5 0= niveau profondeur (km) altitude (km) On observe que la courbe moyenne de répartition des altitudes à la surface du globe présente deux maxima au lieu d’un seul. Ce qui permet à Wegener d’affirmer, selon la théorie de la contraction de la Terre due à son refroidissement, que cette contraction aurait eu lieu à partir de deux niveaux initiaux et non d’un seul, et donc que les continents et les fonds océaniques constituent deux couches distinctes. Il propose alors un modèle analogique de croûtes continentales flottant « comme des icebergs ». Wegener met en relation plusieurs arguments tirés de multiples disciplines pour proposer l’idée que les continents actuellement éloignés étaient regroupés en un supercontinent dans le passé. Avec l’analyse statistique des altitudes à la surface du globe, il suggère que les continents constituent une croûte légère flottant sur une couche plus dense sous-jacente. Ainsi un supercontinent, il y a environ 250Ma, se serait fragmenté en plusieurs blocs continentaux dérivant à la surface de la Terre : c’est la théorie de la dérive des continents. LSVT1S06 © PIERRON 4/5 LSVT1S06 Activité 2 : Etude des arguments contre la théorie de la dérive des continents On observe que les ondes S ne se propagent que dans les deux premières couches du globe. Ce type d’ondes ne se propageant que dans les milieux solides, on en déduit que les deux premières couches sont solides alors que le noyau est liquide. Les continents (de Sal) solides reposeraient donc sur une couche (de Sima) solide également, et le noyau (de Nife) serait liquide : comment des continents pourraient flotter « comme des icebergs » sur un milieu solide ? Les arguments en faveur et contre l’idée d’une mobilité horizontale des continents Arguments Géographiques Géologiques Paléontologiques En faveur d’un regroupement en un supercontinent Complémentarité du tracé des côtes africaine et sud-américaine Répartition des boucliers continentaux concordante sur les 2 continents Distribution de fossiles animaux et végétaux concordante Paléoclimatiques Traces de glaciation concordantes Arguments En faveur d’une mobilité des continents Distribution des altitudes Sismiques Continents distincts des fonds océaniques et flottant « comme des icebergs » Contre Approximative ailleurs Théorie des ponts continentaux entre les différents continents Contre Globe solide jusqu’à 2900 km de profondeur Pas de forces suffisantes pour jouer un rôle moteur Force motrice LSVT1S06 © PIERRON 5/5