ACTIVITE_1_GEOLOGIE_2011

ACTIVITE 1 : LA THEORIE DE LA DERIVE DES CONTINENTS : LA NAISSANCE D’UNE IDEE
LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné :
1S
Partie du programme:
Thème 1 : La Terre dans l’univers, la vie et l’évolution du vivant
Thème 1-B : La tectonique des plaques : l’histoire d’un modèle.
PLACE DANS LA PROGRESSION
 Activité initiale après le rappel des acquis de 4ième.
 CONSTAT : La Théorie de Wegener est relativement récente. Elle fut initiée en 1912, mais ne s’imposa que dans
les années 60… il y a 40 ans.
PROBLEME A RESOUDRE
Montrer comment au fil du temps, des progrès de la technique et des découvertes scientifiques s’ est construit le
modèle scientifique de la tectonique des plaques.
Comprendre comment Wegener a élaboré la théorie de la dérive des continents et expliquer les réactions de la
communauté scientifique de l’époque.
NOTIONS, COMPETENCES
Notions
Dégager la notion de modèle scientifique en tant que construction hypothétique modifiable et
à valeur prédictive basée sur des données.
Compétences
- Communiquer à l’écrit ; réaliser un document argumenté.
- Communiquer graphiquement ;
- Recenser, extraire, organiser des informations.
- Comprendre la nature provisoire, en devenir, du savoir scientifique ;
- Percevoir le lien entre sciences et techniques ;
- Montrer de l’intérêt pour les progrès scientifiques et techniques ;
- Manifester sens de l’observation, curiosité, esprit critique
ACTIVITE
Durée : 2H
Coût : 0
Sécurité : RAS
 Matériel et ressources :
 Documents dossier.
 Sites internet.
 Déroulement de l’activité:
Jusqu’en 1915, la grande majorité des scientifiques cherchent à expliquer les phénomènes géologiques en
supposant que les continents ont toujours été à la même place qu’aujourd’hui.
En 1915, le scientifique allemand Alfred Wegener, frappé par la complémentarité des formes entre le
continent américain et le continent africain, publie un livre où il expose sa « théorie de la dérive des
continents » avec de nombreux arguments.
En 1926, des scientifiques se réunissent à New York pour examiner cette théorie, finalement rejetée par la
communauté scientifique de l’époque. Vous participez à ce colloque scientifique allant examiner la théorie de
Wegener.
 vous êtes un groupe de géologues de l’équipe de Wegener et vous êtes chargés de présenter les arguments
en faveur de cette théorie
 vous êtes un groupe de géologues s’opposant à la théorie de Wegener et vous êtes chargés de présenter
des arguments contre cette théorie de Wegener.
COMMUNICATION DES RESULTATS, OBSERVATIONS, RECHERCHES
EVALUATIONS POSSIBLES

COMMENTAIRES
· une vue simplifié des continents depuis 200 millions d'années:
http://geology.wr.usgs.gov/docs/usgsnps/animate/A08.gifune vue plus complète avec l'apparition des dorsales et la
lithosphère océanique créée : http://www.scotese.com/sfsanim.htm
Voici une animation plus précise sur l'ouverture de l'Atlantique Nord: http://www.scotese.com/natlanim.htm et une
autre sur l'ouverture de l'Atlantique Sud: http://www.scotese.com/satlanim.htm
Et pour finir, voici une animation qui va vous montrer ce qui va se passer dans les 250 millions d'années à venir:
http://www.scotese.com/futanima.htm
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s1/derive.html
et http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-derive-continents-wegener.xml
http://annales.org/archives/cofrhigeo/wegener-lemoine.html

Les conceptions des anciens
Les Anciens avaient une conception toute fixiste de la surface de la terre: océans et continents ont toujours
occupé une position fixe durant toute l’histoire de la planète. Depuis Aristote, on croyait que la terre s’était
formée par une série de grandes catastrophes, en un laps de temps très court, et qu’elle avait ainsi acquis la
physionomie qu’on lui connaît aujourd’hui. Les océans et les continents avaient été dessinés une fois pour toutes!
Nous appelons cette vision de la formation de la terre par une série de grandes catastrophes, le catastrophisme,
une théorie qui, avec une théorie satellite, le créationisme, va dominer les esprits jusqu’au 19e siècle… et même
encore de nos jours!
Bien qu’au 19e siècle, les géologues James Hutton et Charles Lyell aient tenté de montrer qu’en fait les processus
géologiques sont beaucoup plus lents que ne le propose le catastrophisme et qu’il se fait de façon beaucoup plus
uniforme (théorie de l’uniformitarisme), les hommes de science continuaient à croire ferme à la pérennité des
mers et des continents.
Mais, au 17e siècle, les cartes géologiques de l’Atlantique étaient suffisamment précises pour que les esprits
curieux et éveillés à la découverte remarquent un certain parallélisme dans le tracé des côtes de part et d’autre
de l’Atlantique et tentent d’en trouver l’explication.
*François Placet (1668):
C’est dans un mémoire intitulé "la corruption du grand et du petit monde, où il est montré qu’avant le déluge,
l’Amérique n’était point séparée des autres parties du monde ", que Placet propose qu’avant le déluge il n’y avait
qu’un seul bloc continental et que c’est par effondrement au centre de ce bloc que l’Atlantique a été créé et qu’il
en est résulté deux blocs séparés.
*Antonio Snider-Pelligrini (1858):
Deux siècles après Placet, le catastrophisme garde toujours ses droits. Snider-Pelligrini parle de séparation et de
dérive dans son livre intitulé "La création et ses mystères dévoilés ". Selon lui les continents se sont formés avant
le déluge (l’archétype de la catastrophe!), en un seul bloc, du même côté de la terre, à partir d’un bloc de roche
en fusion. Le déluge a mis fin à l’état d’instabilité de ce bloc en le refroidissant. Une gigantesque rupture s’est
alors produite, entraînant la séparation des Amériques et du Vieux Monde.
*George Darwin (1879):
Le second fils de Charles Darwin parle lui aussi de mobilité des continents tout en étant catastrophiste: à une
époque très reculée, la lune a été arrachée à la terre, y laissant la gigantesque cicatrice du Pacifique. Ce grand
vide a alors entraîné une fragmentation de la croûte granitique refroidie et un glissement latéral des masses
continentales.
*Frank B.Taylor (1910):
Bien qu’on attribue la paternité du concept de la dérive des continents à Alfred Wegener, Frank Taylor fut le
premier, en 1910, 5 ans avant Wegener, à formuler l’hypothèse que l’Atlantique a été formé par la séparation de
deux masses continentales qui ont dérivé lentement l’une par rapport à l’autre. Mais la démonstration de Taylor
est apparue trop compliquée et n’a pas réussi à convaincre ses contemporains.

Fin du XIXe et début du XXe siècle ; avant l’intervention de Wegener
Sur l’état des sciences de la Terre vers la fin du XIXe siècle, trois points essentiels sont à rappeler : (1)
l’absence de véritable « communauté » de scientifiques concernés par les « sciences de la Terre », (2) le fait
qu’étaient déjà acquises certaines connaissances sur la structure profonde du Globe, sur l’opposition
continents-océans, et sur l’isostasie, enfin (3) le rôle de deux paradigmes, celui de la pomme et celui de la
permanence, qui ont eu des sorts bien différents.
1. Chacun chez soi, chacun pour soi
De la fin du XIXe siècle, et jusque vers la deuxième moitié du XXe siècle (années 70), on ne peut pas dire qu'il
existait une « communauté » des sciences de la Terre. En réalité, les scientifiques qui avaient en charge la
reconstitution de la structure de notre planète en surface (océans, continents, chaînes de montagnes) et en
profondeur (croûte, manteau, noyau) ainsi que son histoire, étaient issus de deux formations universitaires
étrangères l'une à l'autre.
Les géophysiciens étaient d'abord des mathématiciens et des physiciens, tandis que géologues et
paléontologues étaient issus de la filière des sciences naturelles. Dans la majorité des cas, et, à l'exception
remarquable des industries minière et pétrolière (où l’on ne recherchait pas tellement la notoriété, mais
plutôt des résultats concrets, c’est-à-dire des bénéfices financiers), ces scientifiques menaient leurs
recherches en s'ignorant. Pas d’orchestre, pas de partition, ni de chef : chacun, dans son coin, jouait son air
sans tenir compte de celui des voisins.
2. Quelques connaissances acquises sur la nature, la répartition et le comportement des masses
rocheuses constituant notre planète
Structure du Globe.- L’étude de la propagation des ondes sismiques avait déjà permis de connaître la
structure de la Terre, en couches concentriques alors appelées, de l’extérieur vers l’intérieur :
Sal ou Sial (silicium + aluminium : pour nous la croûte continentale),
Sima (silicium + magnésium : le manteau),
et Nife (Nickel + Fer : le noyau).
Sial et Sima étaient réputés solides puisqu’ils transmettaient des ondes sismiques de cisaillement (ondes S)
– et cela bien que ce fût en contradiction, au moins apparente, avec la notion d’isostasie.
Isostasie.- Connue depuis 1850, l’isostasie prédit l’équilibre, lié à la poussée d’Archimède, de masses
superficielles de Sial (léger) ou de Sima (lourd) sur un Sima plus profond et plus déformable (on peut aussi
dire : un peu visqueux).
Le Sima au fond des océans.- Enfin, considérant la vitesse des ondes sismiques, on subodorait déjà que le
fond de l’océan était plutôt fait de Sima, s’opposant ainsi aux continents sialiques. Résultat qui était
confirmé par l’isostasie, en vertu de laquelle le Sima, lourd, devait s’enfoncer plus que le Sial léger. (VOIR
ensuite théorie fixiste)
3) Deux paradigmes dont l’un a rapidement été éliminé, l'autre ayant eu la vie dure
A la fin du siècle dernier et au tout début de ce siècle, les explications de l'évolution géologique de la Terre
étaient gouvernées par deux paradigmes qui expliquaient d'une part la « face de la Terre », c'est-à-dire la
disposition des océans et des continents et l'organisation des chaînes de montagnes, et d'autre part son
évolution, et notamment la genèse des plissements et des reliefs de ces chaînes.
 Le paradigme de la pomme qui se ride. Le grand géologue autrichien Eduard Suess était auteur
d'un ouvrage fondamental, Das Antlitz der Erde (1885-1901), qui constituait alors, pour les géologues, une
référence indispensable. Suess supposait que notre planète, en se refroidissant lentement, diminuait de
volume, ce qui provoquait les plissements et les reliefs des chaînes de montagnes, comme une pomme qui
se dessèche et diminue de volume : sa peau se ride.

Il fut suivi en cela par de nombreux géologues qui étudiaient les chaînes de montagnes et notamment les
Alpes, tel le Français Marcel Bertrand. C'était l'époque où le physicien Lord Kelvin avait calculé l'âge de la
Terre en considérant son refroidissement : pour lui pas plus d'une centaine de millions d'années, au grand
maximum, alors que nous savons maintenant que cet âge est d’environ 4 600 millions d'années.
Mais ce paradigme de la pomme qui se ride, qui pourtant expliquait si élégamment la formation des
chaînes de montagnes, dut être abandonné : en 1896, Henri Becquerel découvrait la radioactivité,
phénomène qui génère de la chaleur. Et l’on s'est très vite aperçu que les roches du Sial et du Sima étaient
riches en éléments radioactifs : potassium 40, uranium, thorium. Cela signifiait que la Terre, loin de se
refroidir, est le siège d'une importante production de chaleur. La nécessaire évacuation de cette chaleur
peut se faire par de lents courants de convection dans un Sima un peu visqueux : hypothèse proposée dès
1929, et reprise dans les années 60 lors de l’émergence de la tectonique des plaques.
Exit donc, dès 1900-1910, le paradigme de la pomme. L'autre paradigme a eu la vie bien plus dure.
 Le paradigme fixiste, ou de la permanence des continents et des océans.- Au début du XXe siècle,
tous, géologues, paléontologues, géophysiciens, considéraient que les océans et les continents actuels
étaient immuables dans leur position et leurs contours généraux.
Émile Haug géologue et paléontologue français, considère ainsi, en 1900, que les chaînes de montagnes se
forment uniquement le long de bandes étroites (les géosynclinaux) intercalées entre des unités
continentales stables. La déformation tectonique se confine donc dans des endroits précis du globe, ce qui
formera plus tard une des bases de la théorie de la tectonique des plaques. Il donne des arguments
géologiques mais aussi paléontologiques qui militent en faveur de l'existence de chaque unité continentale.
Il justifie l'intérêt de l'étude de la répartition des faunes fossiles pour les reconstitutions
paléogéographiques : « Il est bien rationnel d'admettre que chaque unité continentale a eu sa faune propre
tant qu'elle est restée isolée, que des migrations se produisent chaque fois que des communications par
terre s'établissent avec une unité voisine et que la faune la mieux organisée dans la lutte pour l'existence
arrive à s'implanter et à refouler la faune autochtone dans les parties plus reculées du continent. Si plus tard
l'unité continentale est morcelée par un effondrement partiel, les résidus de faunes permettront de rétablir
par la pensée l'ancienne connexion. On voit quels services précieux peut nous rendre l'étude des faunes
terrestres dans les essais de reconstitution des continents morcelés » (É. Haug, Les géosynclinaux et les aires
continentales, Bulletin de la Société géologique de France, 3e série, 28, 617-711, 1900, p.642)
Figure 5. Carte des aires continentales par Emile Haug