La terre est la « planète bleue », dont la surface est composée d
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La terre est la « planète bleue », dont la surface est composée d’océans (profondeur moyenne -4000m, et de continents (altitude moyenne 250m) --> selon le manuel Nathan TS : 840 m Les géographes limitent les continents a la limite terre-mer, mais pour les géologues cette limite correspond d'une part au talus continental, qui va pouvoir former les marges passives (sans activité sismique) et d'autre part aux marges actives (avec séismes et volcanisme : ceinture de feu du pacifique !) La terre est une planète tellurique, de rayon = 6370 km (6400km) , dont on ne peut explorer que les 4 ou 5 premiers kilomètres. En géothermie, forage atteignant 11km Ce sont des méthodes indirectes, basées entre autre sur la sismologie, qui mettent en évidence sa composition en couches concentriques : - Un noyau, composé de fer et nickel, avec une graine solide et une enveloppe liquide. Sa température est très de 4000 à 5000° c, d’environ 3200 km d'épaisseur - Un manteau, composé de silicates, solide mais malléable, qui va pouvoir transmettre cette température, d’environ 3200 km d'épaisseur. Sa limite supérieure est le Moho. - Une croute, à la surface, rigide et cassante, isolante sauf à des endroits plus fins, de 5 km (océanique) à 30 km (continentale). - Remarque : on peut séparer aussi une couche superficielle rigide et cassante, la lithosphère (la croute et une partie du manteau), séparée par la LVZ (correspondant à une limite de température de 1200°1300°C), de la couche inférieure : l’asthénosphère. L’énergie thermique stockée dans la terre va être responsable de son activité en surface : volcanisme, séismes… la tectonique des plaques. - Il y a à la surface des zones ou le flux géothermique est très élevé : Dorsales, volcanisme des zones de subduction, points chauds…. - Il y a dans ces zones dissipation de la chaleur interne, avec des remontées de matériel dues à des mouvements dans le manteau. - Ces mouvements sont en partie aléatoires : ils se mettent en place au hasard, peuvent s’arrêter à n’importe quel moment… - Le phénomène le plus important est la mise en place de cellules de convection au niveau des dorsales : le manteau, solide, malléable, peut fluer à des vitesses très lentes (quelques cm par an) en remontant verticalement. Arrivé sous la croute, il y a séparation des flux qui prennent un sens horizontal : cela crée un étirement, une distension. - Remarque : il y a des remontées plus chaudes, beaucoup plus réduites et localisées, dont le matériel va « perforer » la plaque : les points chauds Les phénomènes de distension sont à l’origine de la « dérive » des continents, et permettent de remodeler la surface de la terre. - La croute continentale, de 30 km d'épaisseur, va être étirée : elle casse en surface (accumulation de contraintes jusqu’à la rupture), ou se forment des failles normales, s’étire en profondeur : un fossé d’effondrement se forme (alsace …) - Le phénomène continue, les blocs s’écartent, le fossé central s’affaisse, la sédimentation commence, (rift africain) la croute devient de plus en plus fine… jusqu’à casser, avec la lave qui arrive à la surface (afars !) : cela forme la future marge passive - La croute océanique se met alors en place, avec un mécanisme précis, discontinu, donnant toujours la même séquence : Les péridotites du manteau (mélange complexe), soumis à une baisse de pression, vont voir les minéraux dont la température de fusion est la plus basse, passer à l’état liquide : c’est la fusion partielle. Le jus formé remonte, en laissant sur place les éléments qui n’ont pas fondu : les péridotites, très riche en gros cristaux d’olivine Cette lave remonte dans une chambre magmatique, dont la surface, au contact de l’eau, fige en donnant des pillow-lavas…qui va créer une couche isolante Le reste de la lave dans la chambre magmatique va donc refroidir à des vitesses variables, assez vite vers le haut, et bien plus lentement vers le bas : on a donc une cristallisation fractionnée, donnant : >une couche de basalte, avec une pâte de verre et des cristaux petits n’ayant pas eu le temps de grandir >une couche de gabbros, entièrement cristallisée, avec des gros cristaux - Ce phénomène se met en place dans une cellule, délimitée par des failles transformantes, qui permettent à la dorsale de fonctionner de façon globale, à partir de cellules séparées - Le plancher océanique se met ainsi en place, de façon symétrique, en écartant au fur et à mesure le plancher déjà formé L’étude du paléomagnétisme met en évidence cette formation symétrique, avec de chaque côté de la dorsale, a des distances identiques, les bandes correspondant aux anomalies magnétiques positives ou négatives L’étude des sédiments déposés au fond des océans montre de même un fonctionnement symétrique, avec un âge qui augmente avec la distance à la dorsale - La croute océanique s’éloigne de la dorsale en se refroidissant, devenant plus dense, plus rigide et cassante… jusqu’à ‘a un âge maximal de 220 millions d’années… - Mais le diamètre de la terre est constant : s’il y a formation de plancher océanique, s’il y a distension, il va y avoir disparition de plancher océanique, convergence… Les phénomènes de convergence sont à l’origine de la formation d’iles, de chaines de montagnes, et des continents. - La croute océanique, vieille, cassante, plus dense que le manteau va « couler » : c’est la subduction - Elle est marquée par 3 éléments, une fosse océanique, des séismes profonds (jusqu’à 670 km !) et un volcanisme explosif (montagne pelée, mont saint Helens….) - Cette association permet de délimiter la limite de plaques (marges actives), une passant sous l’autre - L’étude des séismes permet de mettre en évidence la plongée de la lithosphère subductée, avec un plan de Bénioff, dont le pendage dépend de son âge / densité - L’étude des anomalies de température montre des zones froides en profondeur, qui se réchauffent - La disparition de ces séismes montre un recyclage des matériaux en profondeur, qui redeviennent malléable et va reformer le manteau - Le volcanisme associé n’est que la manifestation en surface de phénomènes se déroulant en profondeur - La croute océanique peut ainsi disparaitre sous un continent (Andes) ou sous une autre plaque océanique (Japon, Antilles)… et ce phénomène va se poursuivre jusqu’au contact de deux continents : on a alors formation de chaines de montagnes (Alpes, Himalaya…) On a donc ainsi une théorie cohérente, la tectonique des plaques, avec un ensemble de plaques se déplaçant à la surface de la terre, avec des distensions, ces convergences, des coulissages à des vitesses de quelques cm/an, que l’on peut déterminer par GPS. Il existe une façon plus « géologique » de déterminer ces mouvements, et qui permet de retracer l’histoire de ces déplacements : l’étude des points chauds. - Ce sont des zones ou un panache chaud remonte de la limite noyau-manteau, à un endroit précis du globe, de façon discontinue - Lorsque ces matériaux arrivent au contact de la croute (océanique comme continentale), ils la traversent et forment un édifice volcanique d’importance variée - Comme la plaque se déplace entre chaque épisode, il va y avoir une succession de volcans, et l’étude de leur position et de leur âge permet de déterminer le sens, la direction et la vitesse de déplacement de la plaque (Hawaï, Réunion…) - On peut ainsi reconstituer le déplacement passé des plaques, et, avec d’autres éléments (paléoclimatologie, etc…) reconstituer l’histoire de la terre
