La tectonique des plaques

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.
A l’aide des documents proposés, analyse la structure d’une plaque continentale et océanique et propose
un schéma légendé pour chacune.
Document 1 : Analyse de la vitesse de propagation des ondes sismiques et structure d’une plaque
Document 2 : Principe de la propagation des ondes dans le sous-sol.
Document 3 : vitesse des ondes au niveau d’un océan et d’un continent (d’après SVT Bréal 2007)
ATELIER 1 : Quelle est la structure des plaques en profondeur ?
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
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.
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)

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*.
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.
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)
Glossoptéris (feuille de 5cm de long)
Lystrosaurus (de la taille d’une vache)
Document 5 : extrait d’un texte d’Alfred Wegener, physicien météorologue du
début du XXème siècle.
« 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. »
Extrait de « La genèse des continents »
Document 6 : mesure GPS au niveau d’une dorsale et d’une fosse océanique
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 2 : le déplacement des plaques lithosphériques
+ 2.4cm/an

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
* 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)
ATELIER 3 : comment les plaques lithosphériques sont-elles mises en mouvement ?
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.

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
*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°.....)
Remontée de
Matériel chaud
Descente de
Matériel froid