Introduction aux Sciences de la Terre Tectonique des plaques
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Introduction aux Sciences de la Terre! Tectonique des plaques ! Introduction : Wegener et la dérive des continents A. La Terre dans lʼUnivers ! B. La structure du globe et son exploration ! ! C. Tectonique des plaques ! D. Histoire de la Terre ! ! 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! 1 Introduction aux Sciences de la Terre! Tectonique des plaques! 2 La révolution de la Tectonique des Plaques ! Alfred WEGENER (1880 – 1930)! ! Théorie de la dérive des continents (1912)! 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)! TECKTONIC ? ! ! Théorie de la tectonique des plaques (1968)! Tectonique des plaques! 3 Wegener et la dérive des continents (1915) Tectonique des plaques! Tectonique des plaques! 4 Tectonique des plaques ! 5 Tectonique des plaques! 6 1! Wegener et la dérive des continents (1915) Tectonique des plaques ! 7 Tectonique des plaques! Wegener et la dérive des continents (1915) 8 Tectonique des plaques! La dérive des continents - indices structuraux anciennes chaînes de montagnes recoupement dʼobservations provenant dʼorigines diverses :! ! ! - topographiques! ! - structuraux !! ! - paléontologiques! ! - climatiques! (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 ! 9 Tectonique des plaques! La dérive des continents - indices structuraux II! Tectonique des plaques! 10 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. ! ! 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! 11 A partir de 150 Ma, ces faunes et flores dʼabord équivalentes se différencient de plus en plus. Tectonique des plaques! 12 2! La dérive des continents - indices climatiques La Pangée de Wegener 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! 13 Le moteur et ses critiques 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! 14 échelle de temps géologique 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! 15 répartition des séismes! Tectonique des plaques! 16 des séismes aux plaques lithosphériques! Carte de répartition des séismes de magnitude supérieure à 4! Carte de répartition des séismes de magnitude supérieure à 5 Tectonique des plaques! 17 Tectonique des plaques! 18 3! résistance mécanique! Carte des grandes plaques lithosphérique Domaines ! élastiques! 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! Tectonique des plaques! 14 plaques lithosphériques principales - des plus grandes (Pacifique, Eurasienne, Nord américaine) - aux plus petites (Juan de Fuca). 19 Carte des grandes plaques lithosphérique Tectonique des plaques! 20 Paléomagnétisme et cinématique des plaques! Champ magnétique terrestre :! ! ! 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! 21 Champ magnétique terrestre ! Tectonique des plaques! Champ magnétique terrestre ! tg I = 2 tg L Tectonique des plaques! 22 23 où I est l’inclinaison et L la latitude du lieu Tectonique des plaques! 24 4! Enregistrement du champ magnétique! 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). Les minéraux ferromagnétiques sont capables dʼenregistrer le champ magnétique qui règne au moment de leur formation! ! Tectonique des plaques! 25 Tectonique des plaques! Lʼenregistrement du champ magnétique terrestre dans les roches Inversions du champ magnétique terrestre ! 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). Etude des laves du massif central ! 26 ! Tectonique des plaques! 27 Tectonique des plaques! Inversions et dorsales océaniques ! Echelle magnétostratigraphique Le plancher océanique est créé en continu au niveau de la dorsale.! Il enregistre le champ magnétique et ses variations au cours du temps.! jusquʼau Crétacé supérieur! En noir le champ normal en blanc le champ inverse Tectonique des plaques! 29 Tectonique des plaques! 28 30 5! Vitesses dʼexpansion océanique! La dérive des pôles ! Etude du paléomagnétisme de roches continentales (derniers 500 Ma) les - enregistrements du magnétisme récents => même position; - enregistrements du magnétisme anciens => translatés.! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! Superposition excellente jusqu’au Jurassique moyen Europe et Amérique du Nord ont bougé de la même façon par rapport aux pôles. A partir de 150 Ma les deux continents se sont éloignés l’un de l’autre, ! 31 Tectonique des plaques! La dérive des continents! 7 Tectonique des plaques! 32 La dérive des continents! 33 Tectonique des plaques! Volcanisme intraplaque! Tectonique des plaques! 34 déplacement des plaques et points chauds! 1-Hawaï 2-Îles Marquises !8-San Felix !9-Juan Fernandez !15-Açores !16-Îles Canaries !22-Bellemy !23-Bouvet !29-Réunion !30-Comores 3-Îles de la Société !10-Galapagos !17-Cap Vert !24-Trinidade !31-Zambria 4-Guyot Macdonald !11-Guyot Bowie !18-Ascension !25-Marion !32-Mt. Cameroun !39-Tasmanie"! 5-Tuamotou !12-Yellowstone !19-Fernando de Nor. !26-Crozet !33-Afar 6-Pitcairn 7-Île de Paques !13-Long Valley !14-Islande !20-Sainte-Hélène !27-Kerguelen !21-Tristant da Cunha !28-Amsterdam !34-Tibesti !35-Mont Tahat! !"! !"! Tectonique des plaques! !36-Melbourne! !37-Caroline! !38-Lord Howe"! 35 Tectonique des plaques! 36 6! Déplacements des plaques! Marges actives! Marges passives! ! zones de coulissage,! ! zones de divergences,! ! zones de convergences! Tectonique des plaques! 37 7!
