Chap. 1: Naissance d`une idée

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Rappels de collège :
-
Il existe des manifestations violentes de l’activité interne de la Terre (volcans, séismes)
La répartition des séismes et des volcans sur Terre permet de diviser la lithosphère en plaques rigides se
déplaçant les unes par rapport aux autres.
Ces plaques se forment et s’écartent au niveau de la dorsale. Elles se rapprochent et s’enfouissent au niveau
des fosses océaniques.
Problème :
Comment est-on arrivé au modèle de la tectonique des plaques ?
Chap. 1 : La naissance de l’idée de mobilité des continents
La Terre est formée de continents et d’océans. Ces deux types d’étendues se distinguent par leur altitude.
La théorie longtemps retenue pour expliquer ces différences d’altitude est celle du refroidissement de la Terre, qui se
serait contractée à la manière d’une pomme fripée.
Au début du XXème siècle, Wegener élabore une théorie différente : celle de la dérive des continents
I.
La théorie de Wegener
Voir annexe 1 : les arguments de Wegener
Au début du XXème siècle, les premières idées évoquant la mobilité
horizontale s’appuient sur quelques constatations :
- la distribution bimodale des altitudes (continents – océans)
- le tracé des côtes, encore meilleur si l’on observe les plateaux
continentaux
- la distribution géographique des paléoclimats et de certains fossiles
Fort de ces arguments, Wegener émet l’idée que les continents se déplacent,
et qu’ils étaient tous réunis il y a 250 MA (Permien) en un continent unique:
la Pangée…
La répartition bimodale des altitudes avait conduit Wegener et d’autres
géologues de cette époque à imaginer que les continents étaient faits d’un
matériau léger (le SIAL), reposant sur un matériau plus dense (le SIMA), qui
constituait aussi le fond des océans. Le SIMA, moins rigide, aurait permis le
déplacement des continents.
II.
L’abandon de la théorie
Les études sismiques, qui apparaissent à cette époque, vont aller à l’encontre de la théorie de Wegener…
Un séisme correspond à une libération brutale d’énergie due à un mouvement dans les roches.
Il se manifeste par l’apparition d’ondes sismiques :
- les ondes P, primaires, sont des ondes de compression. Ce sont les plus rapides
- les ondes S, secondaires, moins rapides sont des ondes de cisaillement. Elles ne se propagent pas dans les
liquides
- les ondes L, lentes, restent à la surface et sont complexes
Les ondes sismiques se propagent dans toutes les directions à partir du lieu de rupture : le foyer. Lorsqu’elles entrent
en contact avec une discontinuité, elles se réfléchissent ou se réfractent et la vitesse des ondes est modifiée.
L’existence d’une zone d’ombre entre 103° et 143° permet de mettre en
évidence une discontinuité située à 2900 km de profondeur : la
discontinuité de Gutenberg, qui sépare le manteau du noyau.
Le ralentissement des ondes P et la disparition des ondes S à 2900 km
montre que le noyau est liquide, mais que tout le manteau est solide
Les idées de Wegener se heurtent au constat d’un état solide de la quasitotalité 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…
III.
La découverte du contraste entre océans et continents
Les études menées sur les fonds océaniques ainsi que les études sismiques permettent de caractériser et de limiter deux
grands types de croûtes terrestres :
 une croûte océanique essentiellement formée de basalte et de gabbro. Le basalte est une roche microlitique,
contenant des phénocristaux, des microlites et du verre (pâte non cristallisée). Le gabbro est une roche grenue
(roche formée uniquement de cristaux) contenant des cristaux d'olivine, de pyroxène et de plagioclase.
 une croûte continentale constituée entre autre de granite, roche grenue contenant des micas (biotite et
muscovite), du feldspath plagioclase et du quartz.
La croûte repose sur le manteau, formé de péridotites, roches grenues formées de cristaux d'olivine et de pyroxène.
L'ensemble croûte + haut du manteau supérieur forme la lithosphère.
La croûte est séparée du manteau par une discontinuité : le Moho, dont la profondeur varie.
Croûte
Manteau
Continentale
Océanique
Roche
Granite
Basalte
Gabbro
Péridotite
Densité
2.6
2.9
2.9
3.3
Structure
Grenue
Microlitique
Grenue
Grenue
Feldspath plagioclase
Feldspath orthose
Phénocristaux (olivine)
Olivine
Olivine
Composition minéralogique
Biotite
Microlites
Pyroxène
pyroxène
Muscovite
Verre
plagioclase
Quartz
Tableau de comparaison des roches de la lithosphère
La différence d’altitude observée entre les continents et les océans reflète donc un contraste géologique: le gabbro et le
basalte ont une densité plus forte que celle du granite, ce qui explique que la croûte océanique s'enfonce davantage
dans le manteau.
Annexe 1
Les arguments de Wegener
Si la théorie d’une contraction de la Terre suite à son refroidissement était
exacte, elle se traduirait par l’existence d’affaissements et de soulèvements
aléatoires de la croûte terrestre. L’analyse statistique des reliefs à la surface
du globe devrait révéler une distribution des altitudes de type gaussien
(courbe en pointillés). Or, ces altitudes se répartissent statistiquement
suivant une courbe bimodale (traits pleins)
Document 1
Document 2 : Carte de répartition actuelle de formations
géologiques et de quelques fossiles âgés de plus de 200 MA en
Amérique du Sud et en Afrique
Document 3 : Les tillites sont des dépôts
glaciaires reposant sur des soubassements
rocheux plus anciens et striés (rayés par les
blocs rocheux transportés par les glaces).
D’anciens dépôts de ce type ont été découverts
dans différentes régions du globe. L’analyse
précise de ces dépôts a permis de les dater et
d’établir qu’ils correspondent aux traces
d’anciennes calottes glaciaires (et non à de
simples glaciers de montagne). On a aussi pu
retrouver le sens d’écoulement des langues
glaciaires qui les ont transportés. La carte cidessous vous montre la répartition des
principaux dépôts de tillites datés du permien (
-250 millions d’années). Les flèches repèrent le
sens d’écoulement des glaces qui les ont déposés.
A partir de l’étude de chaque document, vous énoncerez les arguments qui ont pu conduire Wegener à énoncer
sa théorie selon laquelle les continents ont bougé au cours des temps géologiques.
Les arguments de Wegener
Correction
Document 1 :
La répartition des altitudes, bimodale, ne peut s’expliquer par le hasard. Il existe donc une nette distinction entre les
continents et les océans.
Document 2 :
-
On observe que les contours des continents sont grossièrement complémentaires.
Les roches anciennes et les chaînes de montagne se prolongent d’un continent à l’autre
Les animaux et plantes fossiles n’ont pas pu traverser un océan (ce ne sont pas des organismes marins), et
deux êtres identiques ne peuvent pas apparaître en même temps en des lieux différents.
Document 3 :
Les tillites se sont mises en place dans des zones polaires. Les zones actuelles, situées en milieu tropical, devaient se
trouver regroupées au niveau du pôle il y a 250 MA
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