Chapitre 5 : La mobilité des continents : la naissance d`une idée. 1

Chapitre5:Lamobilitédescontinents:lanaissanced’uneidée.
Onsaitactuellementquelasurfaceterrestreestunensembledeplaquesquibougentlesunespar
rapportauxautres…
Néanmoinscephénomène,aujourd’huiadmisparl’ensembledelacommunautéscientifique,a
longtempsétésujetàcontroverse.Denombreuxargumentsapparusaufildesannéesontété
nécessairespourlaconfirmerdanssaformeactuelle.
C’esten1912qu’AlfredWegenerpublielathéoriedeladérivedescontinents.Cettethéorie
révolutionnairerejetéeàl’époqueproposeunemobilitéhorizontaledescontinents
Problèmes:QuelssontlesargumentssurlesquelsWegeners’estappuyépourénoncersathéorie?
Pourquoicettethéoriea‐t‐elleétéabandonnée?
1. Lanaissancedelathéoriedeladérivedescontinents
TP1:EtudedesargumentsdeWegener
Wegenerproposeàpartird’observationsgéographiques(contourscomplémentairesdescôtes
Am/Af),paléontologie,pétrographiques(identificationdesroches)etstructurales(déformations),sa
théoriedelamobilitécontinentale.
 argumentsgéographiques:contourscomplémentairesdescôtesAm/Af,cetemboîtement
descontinentsn’estpasdûauhasard:
 argumentspaléontologiques:comparaisonfauneetflore
 Présencedesmêmesfossiles,datésdel’èreprimaireenAmériquedusudetenAfrique
 argumentspétrographiques:correspondanceentrelestracesdeglaciation
demêmeâgelaisséessurl’Amériquedusud,l’Afriqueetl’Australie.
 argumentsstructuraux:documentchaînesdemontagneAppalaches,
MauritanidesetCalédonide
Lestroischaînesdemontagnes,Appalaches(Estdel'AmériqueduNord),
Mauritanides(nord‐estdel'Afrique)etCalédonides(IlesBritanniques,Scandinavie),
aujourd'huiséparéesparl'OcéanAtlantique,neformentqu'uneseulechaînecontinuesion
rapprochelescontinentsàlamanièredeWegener.
Lesgéologuessaventdepuislongtempsqu'effectivementcestroischaînesontdesstructures
géologiquesidentiquesetqu'ellessesontforméesenmêmetempsentre470et350Ma.
Onretrouveégalementdesrochescommunesentrel’Afriqueetl’Amériquedusud.
En1912Wegenerréaliseunesynthèsedetouscesargumentsetproposelathéoriedeladérivedes
continents:Unsupercontinent,laPangéeseseraitfragmentéaudébutdel’èresecondaireetdepuis
lesmassescontinentaleslégères(moinsdenses)dériventàlasurfacedelaterre.
Avantcettethéorie,lesreliefssurterreétaientexpliquéspardeseffondrementsouàdes
soulèvementsaléatoiresdelacroûteterrestrequel’onpensaithomogène.
Seloncemodèle(fixiste)l’étudestatistiquedesaltitudesdevraitcorrespondreàunemoyenne
(courbedesfréquencescorrespondàunecourbedeGauss),
(Enthéorie,sil’onadmetunseulniveau(1continentquis’effondre),lacourbedesfréquencesdes
altitudesestunecourbedeGaussavecunseulniveau.lafréquencediminueaufuretàmesureque
l’ons’éloigneduniveauinitial.
Ilexiste2couchesdistinctes:lescontinentsetlessolssousocéaniques.)
or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(CC)etunecrouteplusdenseocéanique.(C0)
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:DifférenceentreladérivedescontinentsdeWegeneretlatectoniquedesplaques
 Danslathéoriedeladérivedescontinents,lescontinentsdériventenglissantsurunecouche
plusdense,quineparticipepasaumouvementmaisestsimplementlàcomme«fluide
porteur»quiaccommodelesdéplacements.
 Danslathéoriedelatectoniquedesplaques,lescontinentssontprisdansunecoucherigide
(lithosphère).C'estlalithosphèredanssonensemblequisedéplace,lescontinentssuivent
passivementlemouvementdelalithosphèrequilesentraîne.
2. LesétudessismiquesetlerejetdelathéoriedeWegener
A. Qu’est‐cequ’unséisme?
Rappelséisme
C’estunerupturebrutale,locale(=foyer≠épicentre)derochesduglobesoumisesàdestensions
(compressionsouétirement).Lorsquelalimited’élasticitédelarocheestatteinte,celle‐cisecasse.
Lelieuderupturecorrespondaufoyer(hypocentre).L’énergieemmagasinéedanscesrochesest
alorslibéréeetsedissipesousformed’ondessismiques(vibrations)quisepropagentàl’intérieuret
àlasurfaceduglobe.(Cesondessedéplacentdifféremmentselonlesmilieuxtraversés.)
L’épicentreestlepointdelasurfacesituéàlaverticaledufoyer.
Lamagnitude(Richter‐1935)évaluel'énergielibérée
B. L’enregistrementdesondessismiques.
Principedusismographe
http://www.sciences.univ‐nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Oscillateurs/sismo.html
Animationflashsurlefonctionnementdusismographe.
Docsismographeetondessismiques
Ladéformationdusolprovoqueledéplacementdusocledusismographeetducylindreenregistreur
tandisquelamasseetlestyletrestentfixes.Lestyletvadoncdessinersurlecylindreenregistreurle
tracédesdéformationsdusol:unsismogramme.
Pourquoiinstalle‐t‐on3sismomètresousismographedansunestationd’enregistrement?
Pouravoirunenregistrementdanslestroisdirectionsorthogonales:composanteverticale,etdeux
composanteshorizontalesperpendiculaires:E/OetN/S.
Unestationsismiquepossède3sortesdesismographestrèssensibles:
 deuxenregistrentlesmouvementshorizontaux
 unenregistrelesmouvementsverticaux
Lessismogrammes.
Unsismogrammecorresponddoncauxinscriptionssuccessivesdevaguesd'ondesquisesont
propagéesàtraversleglobesuivantdestrajectoiresdiversesetàdesvitessesplusoumoins
importantesselonlespropriétésdeszonestraversées.Sonaspectdépenddelasource,deladistance
épicentrale,desmilieuxtraversés,delastation.
C. Lesdifférentesondessismiques
L’analysed’unsismogrammemontretroistypesd’ondesdécaléesdansletemps:
‐lesondesP,ondespremières,sontdefaibleamplitude.Cesontdesondesdecompression‐
décompression.Ellessepropagentdanstouslesmilieux.
‐lesondesS,ondessecondes;lorsdeleurpassagelesmatériauxsedéplacent
perpendiculairementàladirectiondepropagation.Ellesontlaparticularitédenepastraverserles
liquides.
Cesdeuxpremierstypesd’ondetraversentl’intérieurduglobeetdonnentainsidesinformationssur
sesstructuresprofondes,cesontdesondesdevolume.
‐lesondesLouondesdesurfacesonttardivesetdeforteamplitude.Ellessontàl’originedes
principauxdégâtsetnesedéplacentquedanslescouchessuperficiellesduglobe.
Lorsqu’uneondesismiquepassed’unmilieuàunautreauxpropriétésdifférentes(densités
différentesliquidesolide)savitesseetsatrajectoiresontdéviées.Lalimiteentreces2milieux
différentsestappeléeunediscontinuité.

ExerciceloisdeDescartes
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réfléchiquirestedanslemilieu
d’origine.
TP2,Propagationdesondes,observationzoned’ombre,observationetcalculprofondeurdu
Moho
D. Lesdonnéessismiquesvalidentl’existenced’uneTerresolide
AudébutduXXèmesiècle,Gutenbergdonneuneinterprétationàlazoned’ombresismiquedes
ondesP.
Lesstationséloignées(plusieursmilliersdekm)enregistrentdesondesPetSquionttraversédes
zonesprofondesduglobe.Orpourchaqueséisme,ilexisteunezoned'ombreoùcelles‐cinesontpas
reçues,entre105et140°dedistanceangulaireàl'épicentre.(Soit11500et14500kmdedistance
épicentrale)
Cettezoned'ombrerévèlelaprésenced'unediscontinuitémajeureà2900kmdeprofondeur:la
discontinuitédeGutenberg,marquantlalimiteentremanteauprofondetnoyau.LesondesSne
traversentpascettediscontinuité.
GutenbergdéduitdetoutescesinformationsquelaTerreestsolidejusqu’àcettediscontinuité.
Schémainterprétation:trajetdesondesP
Lenoyauexterneestluicomposéderochesliquidesetlagrainederochessolides,ladiscontinuité
entrelenoyauexterneliquideetlagrainesolideestladiscontinuitédeLehmannsituéevers5100
Km.
Livrepage93doc2:IndiquezcommentWegenerexpliquelemouvementdescontinents.
Lesdonnéesdelasismiqueconduisentaurejetdelathéoriedeladérivedescontinents,pourles
scientifiquesdel’époquecommeJeffreys(adversairedeWegener)laTerreétantpresquetotalement
solide,lamigrationdescontinentsparlesforcesproposéesparWegener(mouvementsliésàla
rotationdelaterreàl’attractionlunaire)estimpossible,laTerreestbeaucouptroprésistanceàcette
mobilitéhorizontaleimaginée.
3. Lamiseenévidencede2typesdecroûtes
A. L’étudesismiquedelacroûteterrestre
LesexpériencesduTP2montrentquelavitessedesondessismiquesdépenddelanatureetdes
propriétés(densité)desmatériauxtraversés.Lavitessedesondespermetd’identifierlacroute
continentale(CC,densité2.7,vitessedesondesP6.5Km/s)etlacrouteocéanique(CO,densité2.9)
quireposentsurlemanteaulithosphérique.
Onobservequelesstationsprochesdel’épicentre(jusqu'àquelques
centainesdekmdel'épicentre)reçoiventdesondesdirectes,maisaussi
denombreux"échos",résultatsd'uneréflexionsurunesurfacede
discontinuité:leMoho(deMohorovicic,géologueyougoslavequila
découvriten1909),Elleséparelacroûte(continentaleouocéanique)du
manteaulithosphériqueplusdense,à30kmenmoyennesousles
continents,7kmsouslesocéans.

B. Lacroutecontinentale.
TP3:EtuderocheCC,COetmanteau,mesurededensité.
Lesrochescontinentalesquiaffleurentàlasurfacedessolssonttrèsvariées,maistoutesnesontpas
représentativesdelacompositionglobaledelacroûtecontinentale.Ontrouve:
 lesrochesdesurface
‐lesrochessédimentaires(5%):nereprésententqu’unplacagedequelqueskm(3km).Roches
résultantdudépôtpuisdelaconsolidationdesédimentsencouchessuperposées,lesstrates.
‐lesrochesmagmatiquesvolcaniques:réduitesàdeszoneslocalisées
 lesrochesdusocle(30à50km)
‐lesrochesmagmatiquesplutoniques=lesgranites(40%).Celles‐ciproviennentdelasolidification
(cristallisation)d’unmagma.Cesontdesrochesgrenue,entièrementcristallisé(holocristalline)
‐Ilexisteunautretypederoche:lesrochesmétamorphiquestellesquelegneiss(55%).Lesroches
métamorphiquessontissuesdelatransformationenprofondeuretàl’étatsolidederoches
préexistantes,suiteàdeschangementsdeconditionsdeT°etdePression.
C. Lacroûteocéanique.
Lesforagesduplancherocéaniquerencontrentsystématiquementdubasaltesouslessédiments
marins.
Unbasalteestunerochemicrolitiquequimontredesminérauxdetaillesinégalesnoyésdansune
pâteamorphe(sansforme)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.
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etminéralogique,onpeutfairel'hypothèsequecesrochesproviennentdela
cristallisationd'unmêmemagma.
D. Lemanteausupérieur
Bienquelemanteausupérieurnesoitpasaccessibledirectementàl’échantillonnage,ondispose
néanmoinsdefragmentsdumanteausupérieurremontésàlasurfacedansdesmagmas(inclusions)
oupardesmouvementstectoniques(ophiolites:ensemblederochesmagmatiquesprésentdansles
chaînesdemontagnes,composédebasenhautdepéridotites,degabbros,injectionsdebasalteet
depillowlavas).
Ilestformédepéridotites.Cesontdesrochescomposéesessentiellementdeminéraux
ferromagnésiens:pyroxènesetolivines.(90à100%delaroche)
Conclusion:
AudébutduXXèmesiècle,lespremièresidéesévoquantlamobilitéhorizontales’appuientsur
quelquesconstatations:
‐ladistributionbimodaledesaltitudes(continents/océans);
‐lestracésdescôtes;
‐ladistributiongéographiquedespaléoclimatsetdecertainsfossiles.
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sismiques.L’idéedemobilitéhorizontaleestrejetée
Ladifférenced’altitudeobservéeentrecontinentsetocéansreflèteuncontrastegéologique.
Lesétudessismiquesetpétrographiquespermettentdecaractériseretdelimiterdeuxgrandstypes
decroûtesterrestres:unecroûteocéaniqueessentiellementforméedebasalteetdegabbroetune
croûtecontinentaleconstituéeentreautresdegranite.
Lacroûtereposesurlemanteau,constituédepéridotite.
Schémabilanàcompléter‐correction