TP2 DEPLACEMENT DES PLAQUES LITHOSPHERIQUES (SUITE)
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TP2 DEPLACEMENT DES PLAQUES LITHOSPHERIQUES (SUITE) Activité 1 : expériences sur les champs magnétiques 1- A l’aide du teslamètre, on peut mesurer le champ magnétique engendré par un barreau aimanté. Notez la valeur du champ mesurée au centre de l’aimant en positionnant le teslamètre d’abord dans un sens, puis dans le sens opposé. 2- Superposez un petit aimant au barreau aimanté de telle sorte que le pôle + du petit aimant soit dirigé vers le pôle – du grand aimant (les deux aimants ont tendance à se mettre naturellement dans cette position). Notez la nouvelle valeur du champ magnétique. 3- Renouvelez l’expérience en retournant le petit aimant (il faut alors le tenir fermement pour qu’il reste en position). Notez de nouveau la valeur du champ magnétique. 4- Interprétez les résultats trouvés dans les expériences 2 et 3. 5- Placez un morceau de basalte à quelques millimètres d’une aiguille aimantée montée sur pivot, puis déplacez lentement le morceau de basalte. Décrivez le résultat de cette expérience, et interprétez. Complétez votre explication à l’aide des documents 1 page 292. Activité 2 : analyse des anomalies magnétiques des fonds océaniques 1- A l’aide des documents 3 et 4 page 293 et des résultats de l’activité 1, expliquez pourquoi on mesure au dessus de certaines zones un champ magnétique plus élevé que la normale (anomalies positives), et moins élevé pour d’autres zones (anomalies négatives). 2- Observez le document 1 page 294. Indiquez à quoi correspondent les bandes noires et blanches de la courbe b (faites le lien avec la courbe a). 3- Formulez une remarque sur la disposition des bandes noires et blanches de la courbe b. Interprétez. 4- Calculez à l’aide de ce document la vitesse d’expansion de l’océan atlantique (entier) en cm / an. 5- Découpez les deux bandes en bas de page 2 correspondant à la courbe b. Utilisez l’une des bandes pour retrouver l’aspect de ce profil il y a 1 million d’années (le plancher océanique datant de 0 à 1 Ma n’existait donc pas). Utilisez l’autre bande pour reconstituer le profil il y a 2,5 Ma. Activité 3 : mesure des déplacements des plaques à l’aide de données GPS Le tableau ci-dessous donne les positions précises (latitude, longitude et altitude) de 5 stations GPS situées soit en Afrique, soit en Amérique du Sud (lignes : MAS1 POS, MALI POS, FORT POS, BRAZ POS et ASC1 POS). Les lignes notées « VEL » donnent le déplacement, mesuré en mm en janvier 2000, pour chacune de ces stations. Relevés GPS Janvier 2000 MAS 1 POS MAS 1 VEL MALI POS MALI VEL FORT POS FORT VEL BRAZ POS BRAZ VEL ASC1 POS ASC1 VEL LATITUDES En degrés - vers S, + vers N 27.763740262 16.24 -2.995912068 11.74 -3.877445964 11.16 -15.947475587 11.61 -7.951214329 8.81 LONGITUDES En degrés - vers O, + vers E -15.633276475 16.09 40.194394092 27.00 -38.425612474 -7.16 -47.877868916 -5.88 -14.412072098 -6.49 ALTITUDES Incertitudes en mm En mm 197161.40 0.93 23322.10 2.74 19479.10 -0.11 1106037.60 1.99 105148.20 -0.80 LAT 0.10 0.04 0.20 0.12 0.10 0.04 0.30 0.10 0.10 0.06 LONG 0.20 0.07 0.60 0.42 0.40 0.09 0.70 0.23 0.30 0.15 ALT 0.50 0.16 1.00 0.80 0.80 0.19 1.40 0.47 0.60 0.36 1- Positionnez sur la carte jointe les 5 stations avec le plus de précision possible. 2- Repérez à l’aide du document 2 page 287 quelles sont les plaques lithosphériques situées dans cette région du globe et tracez les limites visibles de ces plaques sur la carte. 3- En prenant pour échelle « 1 cm correspond à un déplacement de 10 millimètres », représentez par un trait au crayon, pour chacune des stations, le vecteur déplacement en latitude et le vecteur déplacement en longitude. 4- Tracez ensuite en couleur les vecteurs déplacements réels (sommes des deux vecteurs précédents). 5- Confrontez les résultats trouvés à vos connaissances sur le déplacement des plaques de ces régions. Activité 4 : utilisation des alignements de volcans pour déterminer la direction et la vitesse de déplacement de la plaque Pacifique 1- A partir du document 2 page 299, donnez la définition d’un « point chaud ». 2- Montrez en quoi le document 1 page 298 confirme l’hypothèse d’un déplacement de la plaque Pacifique. 3- En utilisant le rétroprojecteur sur la vitre duquel a été figuré le point chaud (point rouge) et le transparent (carte de l’archipel des îles Hawaii) « modélisez » le mécanisme de formation de ce chapelet d’îles, et déterminez les directions successives de déplacement de la plaque. 4- Calculez la vitesse de déplacement sur une période où la direction de déplacement est restée inchangée. 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 40 20 0 20 40 TP2 DEPLACEMENT DES PLAQUES LITHOSPHERIQUES (SUITE) - REPONSES. Activité 1 : expériences sur les champs magnétiques 1. Les deux valeurs obtenues sont opposées. (rq: la valeur mesurée varie de façon importante selon la position du teslamètre par rapport à l’aimant. Il faut donc essayer que les conditions de mesure soient les plus proches possibles d’une expérience à l’autre). 2. La nouvelle valeur est légèrement plus faible que la première. 3. La valeur est cette fois légèrement plus élevée que la première. 4. Le champ créé par le petit aimant s'ajoute de manière algébrique au champ créé par le grand. Dans l’expérience 3, les champs magnétiques de chaque aimant s’ajoutent puisque les pôles + sont dans la même direction. Dans l’expérience 2, ils se retranchent. 5. L'aiguille tourne lorsqu'on déplace le basalte. Cela signifie que le basalte agit comme un aimant: il génère un champ magnétique. Les roches volcaniques peuvent posséder un champ magnétique rémanent enregistré au moment de leur formation ("fossilisation" du champ magnétique terrestre de l’époque). Il est dû à certains minéraux comme la magnétite. Activité 2 : analyse des anomalies magnétiques des fonds océaniques 1. Les basaltes de la croûte océanique possèdent une aimantation rémanente qui correspond au champ magnétique qui existait lorsqu'ils se sont formés. Or le champ magnétique terrestre a subi des inversions au cours du temps. Certains basaltes ont enregistré un champ dans le même sens que le champ actuel. Le champ enregistré au dessus de ces basaltes est la somme de deux champs de même sens donc il est plus élevé que le champ moyen actuel (anomalie positive). Au contraire, certains basaltes ont enregistré un champ de sens opposé à celui du champ actuel. Le champ enregistré au dessus de ces basaltes est donc inférieur au champ moyen actuel (anomalie négative). champ moyen actuel champ du basalte champ total anomalie positive anomalie négative 2. Les bandes noires coïncident avec les anomalies magnétiques positives donc elles correspondent à un champ normal et les bandes blanches correspondent à un champ inverse. 3. La disposition des bandes noires et blanches est symétrique par rapport à la dorsale. Plus on s'éloigne de la dorsale et plus le plancher océanique est ancien donc on peut dire que le plancher océanique est formé au niveau de la dorsale et qu'il s'en éloigne ensuite (mécanisme de double tapis roulant). 4. L'océan s'est agrandi de 200 km en 4 millions d'années soit 200 105 / 4 106 = 5 cm.an-1. 5. aspect du profil il y a 1 million d’années aspect du profil il y a 2,5 Ma Activité 3 : mesure des déplacements des plaques à l’aide de données GPS 5. Les points situés à l’Est de la dorsale se déplacent globalement vers l’Est et les points situés à l’Ouest vers le Nord-Ouest. Ces déplacements confirment l'expansion de l'océan Atlantique et donc l'écartement (divergence) des plaques africaine et sud américaine. D’autre part, les vecteurs déplacements des différents points d’une même plaque sont presque identiques donc les plaques forment des ensembles rigides. Activité 4 : utilisation des alignements de volcans pour déterminer la direction et la vitesse de déplacement de la plaque Pacifique 1. Un point chaud est une zone de montée de magma d'origine très profonde (base du manteau). Il est à l'origine d'un volcanisme situé à l'intérieur d'une plaque. 2. La position du point chaud est fixe et pourtant la zone d'activité volcanique en surface se déplace et forme un alignement de volcans dont seul le dernier est actif. Ceci peut s'expliquer en supposant que c'est la plaque lithosphérique qui se déplace au dessus du point chaud. 3. La plaque est d'abord allée vers le Nord entre -65 Ma et -44 Ma puis vers l'Ouest - Nord Ouest entre -44 Ma et aujourd’hui. 4. Depuis 44 Ma, le volcan actif s'est déplacé de 3750 km soit 8,5 cm.an-1. De 65 à 44 Ma, la vitesse est de 8,6 cm.an-1. 40 Plaque nord-américaine 30 20 Plaque des caraïbes Plaque africaine 10 0 10 20 Plaque sud-américaine 30 40 50 60 60 40 20 0 20 40
