Introduction aux Sciences de la Terre Tectonique des plaques

1!
Tectonique des plaques!1
A. La Terre dans lʼUnivers !
!
B. La structure du globe et son exploration !
!
C. Tectonique des plaques !
!
D. Histoire de la Terre !
Introduction aux Sciences de la Terre!
Tectonique des plaques!2
Tectonique des plaques !
Introduction : Wegener et la dérive des continents
I. Identification et cinématique des grandes plaques lithosphériques
1. Les grandes plaques lithosphériques
2. Le paléomagnétisme et la cinématique des plaques
II. Les zones en ouverture
1. Le rifting
2. L’origine des basaltes océaniques
III. Les zones en convergence
1. La disparition de la lithosphère océanique
2. La collision continentale
Tectonique des plaques!3
TECKTONIC ? !
Introduction aux Sciences de la Terre!
Tectonique des plaques!4
La révolution de la Tectonique des Plaques#!
! Théorie de la dérive des continents (1912)!
Alfred WEGENER (1880 – 1930)!
Développement#:!- des datations radio chronologiques (1905),!
!!- de la sismologie (1909),!
!!- de la gravimétrie (1909),!
!!- des mesures paléomagnétiques (1954)!
Découverte#:!- des dorsales (1960),!
!!- des zones de subduction (1967)!
! Théorie de la tectonique des plaques (1968)!
Tectonique des plaques!5
Wegener et la dérive des continents (1915)
Tectonique des plaques!6
Tectonique des plaques !

2!
Tectonique des plaques!7
Wegener et la dérive des continents (1915)
Tectonique des plaques!8
Tectonique des plaques !
Tectonique des plaques!9
Wegener et la dérive des continents (1915)
recoupement dʼobservations provenant dʼorigines diverses#:!
!
!
- topographiques!
!
- structuraux !!
!
- paléontologiques!
!
- climatiques!
Tectonique des plaques!10
La dérive des continents - indices structuraux
anciennes chaînes de montagnes
(p.e. cartes de la chaîne
précambrienne de l’Afrique de
l’Ouest
âgée de 2 milliards d’années, elle
se poursuit dans le Nordeste
brésilien)
altitude moyenne
continents ~ 300 m
océans ~ - 4!800 m
!
Tectonique des plaques!11
La dérive des continents - indices structuraux II!
anciennes chaînes de montagnes : La chaîne calédonienne n’est complète
que si l’on réunit l’Europe du Nord, le Groenland et les Appalaches
américaines.!
Tectonique des plaques!12
La dérive des continents - indices paléontologiques!
faunes et flores continentales
anciennes se regroupent en
ensembles géographiques distincts.!
!
!
!
!
!
!
LʼAmérique du Nord et lʼEurope,
lʼAmérique du Sud et lʼAfrique, enfin
lʼAustralie, lʼAfrique du Sud et lʼInde. !
!
A partir de 150 Ma, ces faunes et
flores dʼabord équivalentes se
différencient de plus en plus.

3!
Tectonique des plaques!13
La dérive des continents - indices climatiques
carbonifère (fin de l’ère primaire)
tillites (sédiments d’origine
glaciaire) - Amérique du Sud
- Australie
actuellement loin des pôles...
(même époque : terrains houillers
d’Amérique du Nord, de l’Europe et
le nord-est de l’Asie :
flores de fougères fossiles => climats
équatoriaux, chauds et humides.
aucun de ces espaces ne se trouve
actuellement situé sous l’équateur.)
Tectonique des plaques!14
La Pangée de Wegener
L’idée de Wegener : continentaux tous groupés à la fin du primaire en
- une masse continentale unique, la Pangée,
- entourée d’un océan unique la Panthalassa.
Ensuite, la Pangée s’est fragmentée en blocs continentaux qui sont
devenus mobiles les uns par rapport aux autres et par rapport aux
pôles.
Tectonique des plaques!15
Le moteur et ses critiques
Wegener 1915 !continents légers flottent sur le fond des océans. !
!moteur : rotation de la Terre sur son axe!
!=> mobilité des continents vers lʼOuest et vers lʼéquateur!
!
Jeffreys 1925 !forces de marées insuffisantes!
!=> modèle de mobilité des continents rejeté!
!
!(avec seulement le moteur inexact - !
!mais les observations indiscutables)!
!
Il faudra attendre 1960 (paléomagnétisme) pour que lʼidée de la mobilité de
lʼensemble de la lithosphère terrestre sʼimpose. !
Tectonique des plaques!16
échelle de temps géologique
Tectonique des plaques!17
répartition des séismes!
Carte de répartition des séismes de magnitude supérieure à 4!
Carte de répartition des séismes de magnitude supérieure à 5
Tectonique des plaques!18
des séismes aux plaques lithosphériques!

4!
Tectonique des plaques!19
résistance mécanique!
Résistance mécanique de la lithosphère exprimée en fonction de la profondeur.
Cette résistance augmente en descendant dans la croûte supérieure ainsi que
dans le manteau supérieure!
Domaines !
élastiques!
Tectonique des plaques!20
Carte des grandes plaques lithosphérique
14 plaques lithosphériques principales
- des plus grandes (Pacifique, Eurasienne, Nord américaine)
- aux plus petites (Juan de Fuca).
Tectonique des plaques!21
Carte des grandes plaques lithosphérique
limites ne se calquent pas sur un bord des continents :
il existe des limites de plaques
- au milieu d’océans (Pacifique, Atlantique)
- entre continent et océan (Amérique latine)
- ou entre continents (Europe et Afrique).
Tectonique des plaques!22
Paléomagnétisme et cinématique des plaques!
Champ magnétique terrestre#:!
!
!
Tectonique des plaques!23
Champ magnétique terrestre#!
Tectonique des plaques!24
Champ magnétique terrestre#!
tg I = 2 tg L où I est l’inclinaison et L la latitude du lieu

5!
Tectonique des plaques!25
Enregistrement du champ magnétique!
Les minéraux ferromagnétiques sont capables dʼenregistrer le champ
magnétique qui règne au moment de leur formation!
Tectonique des plaques!26
Lʼenregistrement du champ magnétique terrestre dans les roches
transition entre comportement paramagnétique -> ferromagnétique!
minéraux dans une coulée de lave en cours de refroidissement!
figent le champ magnétique local !
au moment où ils passent en dessous de la !
température de Curie !
(magnétite : 585° C; hématite : 675° C fer pur 770°C).
!
Tectonique des plaques!27
Lʼenregistrement du champ magnétique terrestre dans les roches
transition entre comportement paramagnétique -> ferromagnétique!
minéraux dans une coulée de lave en cours de refroidissement!
figent le champ magnétique local au moment où ils passent en dessous de la !
température de Curie (magnétite : 585° C; hématite : 675° C fer pur 770°C).
!
Tectonique des plaques!28
Inversions du champ magnétique terrestre#!
Etude des laves du massif central#!
Tectonique des plaques!29
Inversions et dorsales océaniques#!
Le plancher océanique est créé en continu au niveau de la dorsale.!
Il enregistre le champ magnétique et ses variations au cours du temps.!
Tectonique des plaques!30
Echelle magnétostratigraphique
jusquʼau Crétacé supérieur!
En noir le champ normal en blanc le champ inverse