La tectonique des plaques
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La tectonique des plaques Ce que nous savons : séismes et volcans s’observent dans des zones dites géologiquement actives, délimitant des zones géologiquement calmes : les plaques, agencées à la manière d’un puzzle. ATELIER 1 : Quelle est la structure des plaques en profondeur ? A l’aide des documents proposés, analyse la structure d’une plaque continentale et océanique et propose un schéma légendé pour chacune. Pour étudier la composition en profondeur de ces plaques, l’idéal serait de faire une observation directe en creusant un trou et en analysant ce que l’on pourrait trouver. Mais, une observation directe des profondeurs du globe pose des problèmes techniques très importants qui limitent les résultats (la profondeur maximale atteinte est d’une dizaine de kms pour un rayon de la Terre estimé à 6 370 km…). La connaissance des profondeurs passe donc que par des observations indirectes. Les géologues, au cours d’enregistrement d’ondes sismiques ont mis en évidence que la vitesse de propagation de ces ondes était différente selon le milieu à l’intérieur duquel elles se propageaient. Aussi, ce sont-ils appuyés sur ces observations pour mieux connaître la structure interne du globe : - Elles vont plus vite lorsque le milieu est très rigide, elles sont ralenties lorsqu’il l’est moins. - Elles ne se propagent pas en milieu liquide. - La vitesse est la même lorsque la rigidité du milieu ne change pas Document 1 : Analyse de la vitesse de propagation des ondes sismiques et structure d’une plaque Les ondes, générées par un camion vibreur, se propagent dans le sous-sol. Lorsque la roche change de nature, une partie des ondes traverse le nouveau milieu tandis que l’autre se réfléchit*. Dès leur arrivée en surface, les ondes sont enregistrées et leur vitesse déterminée. * Se réfléchir : de dit des ondes renvoyées dans le milieu d’origine au niveau d’un changement de milieu. Document 2 : Principe de la propagation des ondes dans le sous-sol. La Terre, d’un rayon de 6471 km, est constituée d’enveloppes superposées. Les enveloppes superficielles sont la lithosphère, rigide (elle constitue les plaques), et l’asthénosphère, moins rigide (ou ductile) Document 3 : vitesse des ondes au niveau d’un océan et d’un continent (d’après SVT Bréal 2007) ATELIER 2 : le déplacement des plaques lithosphériques Document 5 : extrait d’un texte d’Alfred Wegener, physicien météorologue du début du XXème siècle. Bien avant que l’on sache que la lithosphère est découpée en plaques, un savant allemand, Alfred Wegener, avais l’émis l’idée d’une mobilité des continents. Les mouvements des plaques est aujourd’hui confirmé par GPS*. « Les continents doivent s’être déplacés l’un par rapport à l’autre. L’Amérique du Sud doit avoir été contigüe à l’Afrique au point de constituer avec elle un bloc continental unique. Selon moi, ce bloc s’est scindé il y a plus de 100 millions d’années en deux parties qui se sont écartées. Les contours des deux continents sont encore aujourd’hui remarquablement semblables et devaient être emboîtés. » Après avoir étudié les documents présentés, indique sous forme d’un texte comment les mouvements des plaques lithosphériques ont été découverts. Précise quelle est la nature des mouvements observés et leur répartition à la surface de la Terre. Extrait de « La genèse des continents » Document 6 : mesure GPS au niveau d’une dorsale et d’une fosse océanique Document 4 : La répartition de trois fossiles. Le Mesosaurus et le Cynognatus étaient des animaux qui ne pouvaient pas franchir de grande distance à la nage. Cynognathus (environ 2.5m de long) Mesosaurus (70 cm de long) + 2.4cm/an Glossoptéris (feuille de 5cm de long) Lystrosaurus (de la taille d’une vache) a) Déplacement mesuré par GPS entre deux stations dans l’océan Atlantique b) Déplacement mesuré par GPS entre deux stations dans l’Océan Pacifique ATELIER 3 : comment les plaques lithosphériques sont-elles mises en mouvement ? A l’aide des documents fournis, Explique quel est le moteur du déplacement des plaques et comment cela est-il possible. Document 7 : évacuation de la chaleur au niveau de la surface de la Terre (D’après SVT Hatier 2016) La Terre évacue de la chaleur par sa surface. Cette chaleur peut être mesurée et reportée sur une carte mondiale. Document 8 : Une origine de la chaleur interne de la Terre La Terre s'est formée par accrétion* et ce sont essentiellement des matériaux en fusion qui la composaient à l'origine. De cette formation sont nées les différentes enveloppes qui la constituent aujourd'hui. Dès lors la Terre s'est refroidie, rapidement pour la croûte, et plus progressivement pour ses couches plus profondes. Ce refroidissement se poursuit actuellement mais ne représente qu'une faible part de la chaleur produite. L'essentiel de la chaleur interne est lié à la présence d'éléments radioactifs dans les matériaux constitutifs de la Terre. Ces matériaux présents dès la formation du globe se désintègrent par radioactivité, mécanisme s'accompagnant d'une libération importante de chaleur qui chauffe les roches. L'étude de la composition chimique du globe permet d'accéder au type d'éléments radioactifs** présents ainsi qu'à leur localisation. Les isotopes participant le plus au dégagement de chaleur sont l'uranium 238 (238U), le thorium 32. * Accrétion : constitution et accroissement de la lithosphère par apport de matière en surface (via l’activité volcanique basaltique) ** Radioactif : se dit d’un élément chimique qui se transforme spontanément en un autre, en émettant par exemple de la chaleur. Document 9 : évolution de la température de la Terre en fonction de la profondeur, sous un continent. Document 10 : Modèle analogique de convection thermique (Académie de Versailles) Document 10 : la dynamique* interne à l’origine des mouvements des plaques en surface « La Terre est plus froide en surface qu’en profondeur. Cette différence de température est à l’origine d’un transfert de chaleur. Sous une dorsale océanique, une remontée de matériel chaud provoque l’écartement des plaques de part et d’autre de cette dorsale. Au niveau des zones de subduction, la lithosphère est froide : elle plonge alors dans l’asthénosphère plus chaude. » D’après SVT Hatier 2016 Descente de Matériel froid Remontée de Matériel chaud *Dynamique : étude des mouvements d’un objet en lien avec les forces qui le provoquent. Selon le Document N° ....... , la température terrestre ne cesse ............................................ en fonction de la profondeur (isotherme de 1300°C, à la limite Lithosphère / Asthénosphère) Comme l'évoque le Document N° ........... ,cela est dû aux matériaux constitutifs de la Terre. Certains éléments se désintègrent radioactivement ce qui libère ...................................... et chauffe .................................. Comme la Terre est plus ...........................en surface qu'en profondeur, il se produit des mouvements ........................, c'est-à-dire que du matériel partiellement ........................... remonte en surface (Document N° ........) alors que le matériel .........................................redescend en profondeur. Cela donne lieu à des manifestations comme les ....................... ou le ..........................., au niveau de zones géologiquement actives qui limitent les plaque tectoniques et coïncident avec des libérations de chaleur importante (Document N° ........). Ces zones peuvent être : ......................................................................... ......................................................................... ou .......................................................................... (Document N°.....)
