2 - Lycée Mater Dei
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Géographie 3e année Lycée Mater Dei M. Perger LA TECTONIQUE DES PLAQUES I. Introduction 1. Analysons quelques articles des presse Séisme au Japon : le bilan s’alourdit à 58 morts Publié le 20 avril 2016 Le Monde.fr Indonésie : un séisme de magnitude 7,3 signalé, alerte au tsunami lancée 15/11/2014 France 24 Éruption volcanique dans le centre du Japon: un bilan incertain Publié le 27-09-2014 rfi.fr Drames climatiques aux Philippines: Guiuan, quinze mois après le typhon Publié le 27-02-2015 • Quelle est la thématique commune à ces articles ? On évoque une série de catastrophes naturelles. Une catastrophe naturelle est un événement d’origine naturelle, subi et brutal, qui provoque des bouleversements importants pouvant engendrer de grands dégâts matériels et humains. • Dans quelle zone se déroulent les phénomènes cités ci-dessus ? En Asie 2. Travail de recherche de la classe : catastrophes naturelles en Asie 3. Notion de vocabulaire Mots Définitions Énorme vague isolée, provoquée par un tremblement de terre ou par une éruption volcanique sous-marine et Tsunami capable de pénétrer très profondément dans les terres. Tourbillon de vents ascendants violents qui convergent autour Cyclone d’une zone de basse pression de faible étendue. Phénomène géologique caractérisé par l'émission, par un Éruption volcanique volcan, de laves accompagnées de gaz volcaniques. Débordement d’une surface d’eau qui va recouvrir les terrains Inondation environnants. Secousse du sol résultant de la libération brusque d'énergie Séisme accumulée par les contraintes exercées sur les roches. Masse de neige qui se détache d’une montagne et dévale les Avalanche flancs à grande vitesse en entraînant parfois de la boue, des pierres et d’autres débris. Classement des catastrophes naturelles en deux groupes Groupe 1 Groupe 2 : Critères : Critères : Climatologie (ce qui se passe dans l’atmosphère) Tectonique (ce qui se passe sous nos pieds) Inondation Cyclone Avalanche Tsunami Éruption Séisme 4. Localisation des catastrophes naturelles d’origine tectonique Carte schématique: catastrophes naturelles en Asie de ……… à ………. Légende ↑NORD Éruption Japon Tsunami Indonésie Séisme Japon 5. Formulation d’hypothèses à propos de la situation problème Pourquoi autant de catastrophes naturelles en lien avec la tectonique des plaques dans cette région du monde ? L’Asie est-elle une terre de danger et pourquoi ? II. La théorie de la tectonique des plaques 1. Définition La théorie scientifique de la tectonique des plaques consiste à affirmer que l’écorce terrestre se divise en grandes plaques qui sont en mouvement les unes par rapport aux autres en raison de l’énergie interne de la terre Les 3 types de mouvements entre les plaques de l’écorce terrestre Écartements Frottements Collisions La théorie de la tectonique des plaques serait à l’origine des phénomènes suivants: L’orogenèse (formation des montagnes) Le volcanisme Les séismes (avec dérivés ex tsunami) 2. Origines 1596: observations d’un certain parallélisme entre l’Amérique du Sud et l’Afrique. Par le cartographe hollandais Abraham ORTELIUS 1860: découvertes de fossiles de même ères géologiques sur des continents différents. On suppose qu’il a existé un déplacement vertical des continents Par le géologue autrichien Edouard Suess 1832-1866 : Informations apportées par la mise en place des câbles télégraphiques entre l’Europe et l’Amérique du Nord Les différentes tentatives ont montré : - que la surface du fond de l’océan n’est pas plate mais chaotique ; - avec des profondeurs de 5000 m - avec des montagnes sous marines ! +Observations à l’aide de sous-marins avec sonar en 1915 1912: mise en place de la théorie de la dérive des continents selon les intuitions d’Alfred WEGENER avec déplacement horizontal de différentes plaques en 200 Millions d’années en raison de la formation des océans. Toutes les masses continentales étaient réunies un « mégacontinent » →Théorie de la Pangée 1929-1932 : HOLMES et mouvements de Convection , moteur de la dérive des continents Conduction jaune : flux de chaleur rouge - bleu : champ de température Convection bleu clair : mouvement de convection (déplacement de matière) La tectonique des plaques reste une théorie, car personne n’a été explorer les profondeurs de la terre 3. La structure interne de la Terre Notre sous-sol est loin d’être une zone de tranquillité homogène mais une grande zone d’agitation composée de différentes couches → sphères avec différentes textures (solides, liquides et visqueuses) Selon la bande annonce du film d’animation « L’âge de glace 4 », « La dérive des continents » quelles seraient ses couches, leur texture et leur rôle? A. La composition de la Terre ATTENTION: échelle non respectée ! Les différentes sphères Croûte terrestre Manteau supérieur 1 Manteau inférieur 3 4 5 Noyau 2 1. Lithosphère (solide) 2. Asthénosphère (visqueuse) 3. Mésosphère (liquide) 4. Noyau externe (liquide) 5. Noyau interne (solide) Vue en coupe B. Les deux types de plaques tectoniques (lithosphère) Plaque océanique Plaque continentale Légende Socle continentale (roches de granit) Socle océanique (roches de basalte) Croûte terrestre Roches sédimentaires Océan Manteau supérieur Magma Roches de composition des socles (roches magmatiques) Socle océanique en basalte Socle continental en granit Densité (gr/cm³) Très forte Roche très compacte Moins élevée Roche peu compacte (très aérée) Épaisseur 7Km 30km Résistance Basalte: légère résistance car Granit: peu de résistance, cassable flexible comme un morceau de plastique Autre En cas de collision entre ces deux types de plaques, la plaque océanique subit toujours un « enfouissement » car elle est plus dense C. La phénomène de convection Qu’est-ce qui explique que les plaques peuvent glisser ? La lithosphère qui est solide va glisser sur une partie visqueuse qui est l’asthénosphère, comme lorsque ta chaussure (solide) glisse sur une peau de banane (visqueuse) Mais quelle est l’action qui font que ces plaques glissent ? Le phénomène de convection est le principal moteur de la tectonique comme un radeau qui serait emporté par le courant d’une rivière Rift Dorsale Plaque A Plaque B Asthénosphère visqueuse T° très élevée 4000C° Mésosphère liquide Cellule de convection Cellule de convection T° moins élevée 3000C° Magma en fusion Lithosphère solide Noyau Liquide et solide Formation d’un rift et d’une dorsale Rift: c’est un large fossé d’éffondrement limité par des abruptes failles et au centre duquel va se fabriquer la croute océanique par l’injection de magma. Dorsale: c’est une chaine de montagne d’origine volcanique qui se forme dans le fond des océans (refroidissement du magma au contact de l’eau) Exemple du rift africain III. Les principaux mécanismes de la tectonique des plaques 1. Théorie générale A. Les frontières de divergences ou zones d’accrétion Écartement entre 2 plaques le long d’une faille = apport de matière Etape 1 Etape 3 Etape 2 Etape 4 Exemple: la dorsale médio-atlantique de 1,8 à 4,1 cm/an B. Les frontières de convergences ou zones de subduction Rapprochement de différents types de plaques = destruction de matière Entre deux plaques océaniques Entre une plaque océanique et continentale Exemple: la chaîne volcanique des Cascades Point le plus profond au monde plus de 10 900 m sous le niveau de la mer vitesse de 3,7 à 5,5 cm/an dans le Pacifique Collision continentale entre 2 plaques continentales Exemple: orogenèse de la chaine des Alpes C. Les frontières transformantes Coulissement entre 2 plaques = conservation de matière Exemple: la faille de San Andréas en Californie le taux de déplacement latéral relatif le long de la faille de San Andreas en Californie (~ 5,5 cm/an) D. Et les séismes ? 2. Les liens avec la question de recherche Comment se fait-il que l’Asie connaisse un grand nombre de catastrophes naturelles liées à la tectonique des plaques ? La couche supérieure du manteau terrestre est plus chaude que prévu ! Source: sciencepost le 7 mars 2017 Une nouvelle étude révèle que le manteau supérieur terrestre est 60 °C plus chaud que les scientifiques le pensaient. Cette découverte va permettre de modéliser plus précisément les nombreux processus géodynamiques de la Terre, y compris la tectonique des plaques. La couche supérieure du manteau terrestre (ou l’asthénosphère) est en réalité à une température plus élevée qu’on ne le pensait jusque-là. « Avoir un tel manteau chaud pourrait signifier que le manteau est moins visqueux, ce qui pourrait expliquer comment les plaques tectoniques sont en mesure de se déplacer au-dessus de l’asthénosphère », a déclaré la chercheuse principale de l’étude Emily Sarafian, du programme de géologie et géophysique du MIT. L’experte compare l’effet des températures sur l’asthénosphère à celui des températures sur le miel. « Si vous mettez le miel dans le réfrigérateur pendant une heure, il pourra à peine couler lorsque vous le sortirez », explique-t-elle à la revue LiveScience. « Si à la place, vous le mettez sur la cuisinière, il coulera très facilement, car il sera plus chaud ». De nombreux indices montrent que ce manteau est plus chaud, mais pour des raisons évidentes, les scientifiques ne peuvent pas s’y rendre et mesurer directement les températures. Au lieu de cela, ils recréent les roches du manteau en laboratoire. « Une fois qu’ils ont une roche du manteau synthétique, ils la soumettent à différentes pressions et températures pour déterminer la température à laquelle la roche fond à une pression donnée », précise la chercheuse. « En augmentant la température dans de petits intervalles et à des pressions différentes, les scientifiques peuvent noter exactement à quel moment leur roche fond ». Seulement il y a un problème : l’eau. En effet, les roches du manteau contiennent une petite quantité d’eau, mais il est très difficile de la déterminer et donc d’avoir la bonne quantité dans les échantillons de laboratoire. De plus, l’atmosphère aussi contient de l’eau et joue sur le processus.
