COURS_CHAP1
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THEME 1B/Chapitre1 PARTIE 1 La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant B/ La tectonique des plaques : l’histoire d’un modèle Chapitre 1 : La naissance d’une théorie : la dérive des continents Introduction : En 1912 Alfred Wegener publie la théorie de la dérive des continents. Cette théorie révolutionnaire rejetée à l’époque propose une mobilité horizontale des continents. Quels sont les arguments sur lesquels repose la théorie de la dérive des continents ? Comment expliquer le rejet à l’époque de cette théorie ? I/ La théorie de la dérive des continents A) La mobilité horizontale des continents Au début du XXe, Wegener propose une mobilité horizontale des continents. Il s’appuie sur les arguments suivants : cf. Tableau récapitulatif Correspondance de forme des côtes occidentales et orientales de l’océan atlantique. Présence des mêmes fossiles, datés de l’ère primaire, en Amérique du sud et Afrique Existence de traces de glaciations de même âge en Amérique du sud, Afrique et Australie. Roches identiques de même âge sur différents continents. Il propose une théorie : la dérive des continents. Au début du secondaire, un super continent, la Pangée, se serait fragmenté et depuis les masses continentales légères (SIAL moins dense) dérivent à la surface de la terre sur le SIMA (croûtes océaniques plus denses) SIMA (croûtes océaniques plus denses) THEME 1B/Chapitre1 . Avant cette théorie, selon le modèle fixiste reconnu par l’ensemble des scientifiques de l’époque, les reliefs sur terre étaient expliqués par des effondrements ou des soulèvements aléatoires (les ponts continentaux) de la croûte terrestre que l’on pensait homogène. L’étude statistique des altitudes devrait correspondre à une moyenne (courbe de type gaussien/courbe théorique). L’étude des altitudes met en évidence deux types d’altitudes moyennes, + 100 mètres altitude moyenne des continents et -4500 mètres altitudes des océans (courbe bimodale). Cette donnée contredit l’idée des fixistes et conduit Wegener (mobiliste) à proposer l’existence de deux types de croutes, une croute légère continentale et une croute plus dense océanique. La théorie de la dérive des continents est rejetée par la majorité des scientifiques de l’époque qui estiment qu’aucun moteur ne peut déplacer les masses continentales. Remarque prof 1 : Différence entre la dérive des continents de Wegener et la tectonique des plaques : dérive des continents de Wegener : continents (sial) dérivent en glissant sur une couche plus dense (le sima), qui ne participe pas au mouvement mais est simplement là comme « fluide porteur » Dans la théorie de la tectonique des plaques, les continents sont pris dans une banquise rigide (lithosphère). C'est la lithosphère dans son ensemble THEME 1B/Chapitre1 qui se déplace, et continents suivent passivement le mouvement de la banquise-lithosphère qui les entraîne. B) De nouveaux arguments : A la même période, Holmes propose un moteur à la dérive des continents. La chaleur libérée par la désintégration des éléments radioactifs dans le manteau entrainerait des mouvements de convection. Ces mouvements de convection permettraient des déplacements horizontaux de la croute terrestre. Cette idée n’est pas retenue par la communauté scientifique de l’époque. C) L’apport des ondes sismiques dans la connaissance du modèle de structure de la terre 1. Les ondes sismiques Act 2.p. 112/113 Un séisme correspond à la rupture brutale de roches soumises à des tensions, des contraintes de compression ou d’étirement qui libère de l’énergie provocant des vibrations dans toutes les directions de l’espace sous forme d’ondes sismiques. (sismographes) THEME 1B/Chapitre1 L’étude d’un sismogramme permet quelque soit le séisme de définir trois types d’ondes décalées dans le temps : □ Les ondes P, les plus rapides, ondes longitudinales de compression, dilatation, qui se propagent dans les milieux solides et fluides. □ Les ondes S, seconde, plus lente, ondes transversales, ne se déplacent que dans les solides. □ Les ondes L, de surface, ne se propagent que dans les couches superficielles du globe. Lorsqu’une onde sismique passe d’un milieu à un autre aux propriétés différentes (densités ou états) sa vitesse et sa trajectoire sont déviées. La limite entre ces 2 milieux différents est appelée une discontinuité . Au niveau d’une discontinuité, l’onde sismique (trajectoire de l’onde) est déviée et donne naissance à une onde réfractée qui traverse le nouveau milieu et une onde réfléchie qui reste dans le milieu d’origine. Schéma à coller Cette propriété des ondes sismiques permet de connaître les grandes lignes de l’organisation du globe. 2. Mise en évidence d’une discontinuité superficielle par l’étude sismique de la croute terrestre : Act.2 p. 113 doc 3: THEME 1B/Chapitre1 Mohorovicic observe lors d’un séisme en 1909 que des ondes P arrivent à 2 moments différents. Il émet alors l’hypothèse qu’elles ont emprunté des chemins différents. Il découvrira une discontinuité à faible profondeur ou les ondes sont réfléchies. Le Moho sépare la croute du manteau plus dense (qui accélère la vitesse des ondes), Sa profondeur est de 7 à 12 Km sous les océans et 30 à 70 Km sous les continents. Ceci constitue donc un argument en faveur de la théorie de Wegener et de l’existence de 2 types de croûte : CC et CO. Tir de mine Sismographe 1 Sismographe 2 Surface terrestre Croûte terrestre Le Moho Manteau 3. Comment les données de la sismique permettent –elles de préciser la structure de la terre ? Gutenberg découvre au début du 20ème siècle (1923) que pour chaque séisme, il existe une zone du globe où les stations d’enregistrement ne reçoivent pas les ondes sismiques. C’est la zone d’ombre qui s’étend entre 11500 et 14500 Km de distance épicentrale. Ceci est lié à une discontinuité majeure à 2900 Kms qui correspond à la limite manteau / noyau. Au- delà de cette discontinuité, la vitesse des ondes P baisse et les ondes S ne la traversent pas. Pour Gutenberg, la terre est donc solide jusqu’à 2900Km et liquide ensuite. De ce fait, il rejette la théorie de Wegener. Plus tard, une nouvelle discontinuité est mise en évidence située vers 5100 Km. C’est la discontinuité de Lehmann qui sépare noyau externe, composé de roches liquides, et graine centrale, solide. Les données de la sismique conduisent au rejet de la théorie de la dérive des continents, pour les scientifiques, comme Jeffreys, la Terre étant presque totalement solide, la migration des continents est impossible. THEME 1B/Chapitre1 II/ La mise en évidence des roches de la terre : Cf. Activité 2/3 Document photocopié roches et minéraux / SCHEMA CORRIGE ROCHES Les roches sont un assemblage de minéraux. Un minéral est constitué d'un assemblage de cristaux identiques. Un cristal est constitué par un assemblage d'éléments chimiques (atomes) ordonnés. 1) Les roches de la croûte continentale (CC) La croûte continentale (CC) est formée essentiellement de granite, de gneiss (roche métamorphique) et de roches sédimentaires issues de l'érosion des précédentes. Un granite est une roche grenue, totalement cristallisée. Le granite est une roche issue de la solidification lente en profondeur ' (cristallisation) d un magma (roche liquide à haute température). On parle de roche magmatique plutonique. diapo et schéma coupe de croute continentale Minéraux = quartz, mica, feldspaths orthose et plagioclases 2) Les roches de la croûte océanique (CO). Coupe La CO est principalement constituée de basaltes et de gabbros. Un basalte est une roche microlitique c’est-à-dire formée de minéraux de tailles THEME 1B/Chapitre1 inégales plutôt gros noyés dans une pâte non cristallisée appelée un verre. On distingue des phénocristaux (gros cristaux) et d'autre de petites tailles ou microlites. Le basalte est une roche magmatique volcanique Sous le basalte qui forme la surface de la CO (croûte océanique) se trouve dans la partie plus profonde les gabbros. Minéraux =feldpaths plagioclases en baguettes, phénocristaux de pyroxène et olivine Un gabbro à la même composition chimique et minéralogique qu'un basalte. Le gabbro a une structure grenue. IL s'agit aussi d'une roche magmatique plutonique. Basalte et gabbro ont la même composition chimique, on peut faire l'hypothèse que ces roches proviennent de la cristallisation d'un même magma. Minéraux = feldspaths plagioclases et pyroxène, parfois olivine 3) La péridotite du manteau Le manteau est formé de péridotites, roches magmatiques plutoniques grenues constituées de pyroxènes et d'olivines, Conclusion : Les continents (croûte continentale) sont enchâssés entre des morceaux de croûte océaniques (formant les océans). L’ensemble forme une croute terrestre qui repose sur le manteau solide (jusqu'à 2900 km de profondeur). Comment expliquer une éventuelle mobilité des continents ?? THEME 1B/Chapitre1 Une hypothèse ancienne longtemps rejetée par les scientifiques Des continents dérivants à la 1 Des études sismiques à l’origine du surface du globe 2 rejet de cette théorie Croute terrestre et océanique Manteau solide o 1912 Wegener. Hypothèse de la dérive des continents. o Noyau liquide 3 1923 Gutenberg. La terre est Une tentative intéressante d’explication jusqu’au noyau solide, la dérive des continents impossible. o 1929 Holmes. Des mouvements de convection du manteau à l’origine de la dérive. Une donnée importante, utilisée par Wegener et éclairée par les connaissances actuelles Wegener : une distribution bimodale La mise en évidence des deux types des altitudes terrestres de croûtes terrestres CC CO Altitude moyenne + 100 m Altitude moyenne 30 Km o CC = Croûte continentale (granite) -4500 m Croûte 6 Km continentale Croûte océanique o CO = Croûte océanique (basalte et gabbro) Manteau (péridotite) THEME 1B/Chapitre1 THEME 1B/Chapitre1
