Enjeux planétaires contemporains : géothermie et

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Séquence 3 – SN02
Séquence 3
Enjeux planétaires
contemporains:
géothermie et propriétés
thermiques de la Terre
Sommaire
Chapitre 1. Prérequis
Chapitre 2. Géothermie et propriétés
thermiques de la Terre
Synthèse
Exercices
L’étude du flux thermique d’ori-
gine interne permettra de com-
prendre le fonctionnement de la
planète Terre mais également de
montrer que la géothermie est
une source d’énergie renouve-
lable possible.
Objectifs
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Séquence 3 – SN02
Exercice 1 Au début du XXe siècle, Alfred Wegener et la théorie de
la dérive des continents
Exercice 2 De la dérive des continents à la tectonique des plaques
Exercice 3 Des alignements volcaniques qui ne sont pas localisés
à des frontières de plaques
Exercice 4 Le moteur de la subduction
Exercice 5 Le modèle de la structure de la Terre et de la dyna-
mique de la lithosphère
Exercice 6 Les séismes, manifestations de la libération de l’éner-
gie interne de la Terre
Exercice 7 La place des énergies renouvelables dans les modes
de production d’énergie
Au début du XXe siècle, Alfred Wegener et la théorie de la dérive
des continents
Wegener, en 1912, émet l’hypothèse que les continents étaient autrefois
réunis et que la place qu’ils occupent actuellement résulte d’un déplace-
ment latéral à la manière de radeaux.
Cependant, 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 sis-
miques. L’idée de mobilité horizontale est rejetée par l’ensemble de la
communauté scientifique.
Exploiter les documents afin de préciser des arguments sur lesquels
s’est appuyé Wegener.
Pour chaque document, présenter les observations de Wegener et les inter-
prétations qu’il en a données.
Aide
Exercice 1
Question
Chapitre
1Prérequis
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Séquence 3 – SN02
Position actuelle des continents
La distribution des anciens blocs continentaux
Bouclier
guyanais
Bouclier ouest-africain
Bouclier angolais
Bouclier
brésilien Bouclier
rhodésien
Bouclier
tanzanien
OCÉAN ATLANTIQUE
La situation géographique actuelle des deux continents montre la dis-
tribution des anciens blocs continentaux (boucliers) ayant plus de 2 Ga
(milliards d’années). Autour de ces boucliers, les chaînes de montagnes
plus récentes ont des âges allant de 450 à 650 Ma.
Répartition mondiale de quelques espèces animales et végétales
fossiles
Cynognathus : reptile prédateur terrestre ayant vécu il y a 240 Ma.
Mesosaurus : petit reptile de lacs d'eau douce, il y a 260 Ma.
Lystrosaurus : reptile terrestre ayant vécu il y a 240 Ma.
Glossoptéris : plante terrestre d'il y a 240 Ma.
Document 1
Document 2
Document 3
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Séquence 3 – SN02
Marques de glaciations
Les marques de glaciations datant de –250 Ma indiquent que ces régions
ont été recouvertes par une calotte glaciaire. On a aussi repéré le sens
d’écoulement des glaces qui s’effectue en périphérie de cette dernière.
Sens d'écoulement de la glace
De la dérive des continents à la tectonique des plaques
Le modèle de la dérive des continents de Wegener ayant été rejeté, de
nouveaux constats en relation avec l’évolution des techniques vont per-
mettre de construire le modèle qui sert actuellement de cadre de raison-
nement en géologie.
 Montrer comment la convergence des observations océanographiques
avec les mesures de flux thermique a permis à Hess d’avancer l’hypo-
thèse d’une expansion océanique par accrétion de matériau remon-
tant à l’axe des dorsales, conséquence d’une convection profonde.
 En quoi la mise en évidence de bandes d’anomalies magnétiques au
niveau du plancher océanique, corrélables avec les phénomènes d’in-
version des pôles magnétiques (connus depuis le début du siècle),
permet-elle d’éprouver cette hypothèse et de calculer des vitesses
d’expansion ?
 Présenter les caractéristiques des trois types de frontières de plaques
(géodynamiques, morphologiques, tectoniques (déformations), sis-
miques, magmatiques).
L’hypothèse d’une expansion océanique
Au début des années 1960, des constats nouveaux ont permis d’avancer
l’hypothèse d’une expansion océanique.
Au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, des campagnes d’ex-
ploration des fonds sous-marins permettent de mettre en évidence les
reliefs sous-marins :
dorsales présentant une activité volcanique et sismique constituant
une chaîne montagneuse de près de 65 000 km dominant de 2 000 à
3 000 m des plaines abyssales ;
Document 4
Exercice 2
Questions
Document 5
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Séquence 3 – SN02
fosses océaniques : zones les plus profondes des océans caractérisées
par une intense activité sismique ;
 zones de fractures au niveau des dorsales.
On a également montré à cette époque que :
la croûte océanique était de faible épaisseur et composée de roches
basaltiques tandis que les continents sont composés de granite ;
le flux de chaleur océanique est plus élevé au niveau des dorsales et
diminue progressivement en s’éloignant de ces dorsales.
H. Hess (1962) pense que le manteau terrestre est affecté de mouve-
ments de convection. Les dorsales mettent en évidence des mouvements
ascendants et les fosses océaniques des mouvements descendants : la
croûte océanique est continuellement créée par accrétion de matériau
au niveau des dorsales, entraînée ensuite à la surface des cellules de
convection. Elle finit par atteindre les fosses où elle disparaît dans le
manteau.
F. Vine et D. Matthews (1963) mettent en évidence des anomalies magné-
tiques qui sont symétriques par rapport à l’axe des dorsales océaniques.
L’hypothèse de l’expansion océanique est confirmée et il devient pos-
sible de calculer des vitesses d’expansion.
J. Oliver et B. Isacks (1967) interprètent le plan de Benioff-Wadati comme
étant la trace de la lithosphère océanique retournant dans l’asthéno-
sphère. Ces lieux de disparition de la lithosphère océanique seront
appelés par la suite zones de subduction.
Un premier modèle global : une lithosphère découpée en plaques
J. Morgan (1967), D. McKenzie (1967) et X. Le Pichon (1968) proposent
que la lithosphère est découpée en plaques rigides, peu déformables
sauf aux frontières, se déplaçant les unes par rapport aux autres sur l’as-
thénosphère. Les frontières sont déterminées à partir de l’activité tecto-
nique.
Hesse et Vine (1968) utilisent le terme de tectonique des plaques.
Les géologues ont ensuite cherché à expliquer les différentes structures
géologiques de la Terre en raisonnant dans le cadre de ce modèle.
Des alignements volcaniques qui ne sont pas localisés
à des frontières de plaques
Dans l’océan Pacifique, l’archipel de la Société constitue un alignement
d’îles volcaniques qui s’étend du sud-est au nord-ouest sur plus de
500 km, depuis l’îlot de Mehetia jusqu’à l’atoll de Scilly.
Montrer que les alignements volcaniques des îles de la Société, situés
en domaine océanique, et dont la position ne correspond pas à des fron-
tières de plaques, sont la trace du déplacement de la plaque pacifique
au-dessus d’un point chaud fixe, situé dans le manteau.
Document 6
Exercice 3
Question
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