Diaporama du chapitre - Cours de SVT niveau lycée

CHAPITRE 5 : LA MOBILITÉ DES
CONTINENTS : LA NAISSANCE
D'UNE IDÉE
LES ARGUMENTS DE LA THÉORIE DE LA DÉRIVE DES CONTINENTS
Fréquence des altitudes
Altitude
Le modèle de Suess
défend la théorie de
la rétraction
terrestre. Pour lui,
et de nombreux
géologues, la surface
de la Terre s'est
rétractée comme
une pomme créant
des creux et des bosses : les continents et
les océans.
-2
500
400
300
200
100
0
-100 0
-200
-300
-400
-500
2
4
Fréquence
6
8
LES ARGUMENTS DE LA THÉORIE DE LA DÉRIVE DES CONTINENTS
La courbe de répartition des altitudes à
la surface de la terre, on obtient une
courbe bimodale, c'est à dire avec deux
maxima, un vers 300m en altitude et un
autre vers - 4800 m en profondeur.
Pour Wegener, la présence de ces deux maxima est le signe que la nature des
fonds océaniques est différente de celle des terres émergées. Si la nature était
la même, on aurait alors une distribution des altitudes et profondeurs sous la
forme d'une courbe de Gauss unimodale (courbe en rouge).
Si la nature des fonds océaniques est différente de la nature des continents,
l'hypothèse de la contraction terrestre, soutenue par Suess est inexacte.
LES ARGUMENTS DE LA THÉORIE DE LA DÉRIVE DES CONTINENTS
Argument 1 : géographique
La forme des continents montre
des contours complémentaires et
donc un emboitement possible.
Celui-ci est particulièrement
visible entre les côtes de
l'Amérique du sud et de l'Afrique.
Argument 2 : paléontologique
La présence des mêmes fossiles
ayant le même âge, suggère
l'idée d'une association des
continents à l'époque ou vivaient
ces fossiles.
LES ARGUMENTS DE LA THÉORIE DE LA DÉRIVE DES CONTINENTS
Argument 3 : pétrographique
Les traces de glaciation et le sens
d'écoulement de la glace
suggèrent l'idée d'une réunion des
continents Amérique du Sud,
Afrique mais aussi Asie et
Australie
Pour expliquer ces différentes correspondances,
Wegener en 1910, propose une solution dans
laquelle les continents occupaient une place
différente de leurs positions actuelles.
C'est la naissance de la théorie de la
dérive des continents
LES ARGUMENTS DE LA THÉORIE DE LA DÉRIVE DES CONTINENTS
LES ARGUMENTS DE LA THÉORIE DE LA DÉRIVE DES CONTINENTS
En bleu les
plateaux
continentaux,
prolongement
du continent
sous l'océan.
RAPPEL : QU'EST-CE QU'UN SÉISME ?
Epicentre : point de
la surface situé à la
verticale du foyer,
c'est donc le premier
lieu en surface
touché par les ondes
sismiques
Ondes sismiques :
vibrations émises à
partir du foyer et se
propageant à
l'intérieur et à la
surface du globe
Foyer : lieu de
rupture de la roche
soumis à des
tensions :
compression ou
étirement
L'ENREGISTREMENT DES ONDES SISMIQUES : LE PRINCIPE DU SISMOGRAPHE
La déformation du sol provoque le déplacement du socle du sismographe
et du cylindre enregistreur tandis que la masse et le stylet restent fixes.
Le stylet va donc dessiner sur le cylindre le tracé des déformations du sol
: un sismogramme
On dispose en général de plusieurs sismographes pour enregistrer les
diverses composantes du mouvement: deux sismographes horizontaux et
un vertical.
L'enregistrement peut être graphique ou numérique.
LES PRINCIPALES ONDES SISMIQUES
Ondes de volume
Ondes de surface
LES DISCONTINUITÉS : LES LOIS DE DESCARTES
Rappel de la loi de Descartes :
V2= V1 x
𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 𝒓𝒓
𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 𝒊𝒊
𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 𝒊𝒊
𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬𝐬 𝒓𝒓
=
𝑽𝑽𝑽𝑽
𝑽𝑽𝑽𝑽
𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅 𝑽𝑽𝑽𝑽 = 𝟕𝟕. 𝟕𝟕𝟕𝟕 𝒌𝒌𝒌𝒌/𝒔𝒔
On observe que lorsque l'angle de réfraction
augmente par rapport à l'angle d'incidence,
la vitesse du rayon augmente également.
sin r= sin i x
sin r= sin i x
𝑽𝑽𝑽𝑽
𝑽𝑽𝑽𝑽
𝑽𝑽𝑽𝑽
𝑽𝑽𝑽𝑽
𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅 𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔−𝟏𝟏 𝒓𝒓 = 𝟔𝟔𝟔𝟔. 𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔
𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅 𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔−𝟏𝟏 𝒓𝒓 = 𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆
Dans le cas ou i=40°, l'onde P est bien à la fois réfléchie et
réfractée.
Dans le cas ou i=60°, l'onde P est uniquement réfléchie, il n'y a
pas de réfraction.
L’EXISTENCE D’UNE ZONE D’OMBRE
Dans la partie superficielle du globe les
raies sismiques ont une forme incurvée,
la vitesse des ondes varie régulièrement.
Cette variation régulière est due à une
augmentation progressive de la Pression
et de la Température.
Les raies sismiques au milieu du globe
subissent une réfraction (déviation), la
vitesse des ondes change donc
brutalement.
Ce changement brutale est du à un
changement de la composition de la
roche.
Le cercle correspond à la profondeur de 2900 km. A ce niveau les ondes sismiques
sont déviées, c'est donc une discontinuité qui marque la frontière entre deux
milieux de nature différente.
Si les ondes S ne ressortent pas au-delà de 105°, c'est donc que ces ondes ne
pénètrent pas dans la partie interne située en dessous de 2900 km, or on sait que
les ondes S ne traversent pas les liquides.
On peut en déduire que la partie interne est donc liquide.
L’EXISTENCE D’UNE ZONE D’OMBRE
La structure interne de la Terre peut être déduite de
l'étude des trajets, des réflexions et réfractions des ondes
produites par les tremblements de terre. Ainsi, il est
possible de distinguer des couches dont le comportement
s'apparente à un solide et d'autres à un liquide.
C'est Gutenberg qui le premier propose une interprétation à
la zone d'ombre en définissant une discontinuité qui porte son
nom, à 2900 km de profondeur
LE MOTEUR DU DÉPLACEMENT DES CONTINENTS : UN FREIN À LA
THÉORIE DE LA DÉRIVE DES CONTINENTS
Livre document 2 page 93
Indiquez comment Wegener explique
le mouvement des continents.
Le géophysicien britannique
Harold Jeffreys (1891-1989)
va démontrer que les
mécanismes proposés par
Wegener sont notoirement
insuffisant pour permettre le
déplacement de continent
sur un manteau solide.
L'hypothèse de la dérive des continents est donc abandonnée par
l'ensemble de la communauté scientifique.
VERS UN NOUVEAU MODÈLE
Quelques années plus tard, en
1928, le géologue écossais
Arthur Homes (1890-1965)
propose un mécanisme
beaucoup plus proche de celui
que nous connaissons
aujourd'hui.
Pour Holmes le manteau de
nature basaltique est parcouru
de courant (provoqué par des
matériaux du manteau
surchauffé par radioactivité)
qui entraîne la rupture des
continents et l'apparition d'un
océan. Cette hypothèse souligne
donc la nature différente des
roches continentales et
océaniques.
Elle restera manuscrite et ne
sera rendue publique qu'après
la mort de Holmes.
MISE EN ÉVIDENCE DE DEUX TYPES DE CROÛTES ET D'UNE
DISCONTINUITÉ SUPPLÉMENTAIRE
Le croate Andrija Mohorovicic (18571936) avait remarqué l'existence d'une
autre discontinuité à l'intérieur du
globe.
PMP
S
SMS
Sur chaque sismogramme, il est enregistré 2 fois les ondes P (P puis PMP), et 2 fois les ondes S (S
et SMS).
Il se pose alors le problème de la cause de la répétition des ondes P et S, parties en même
temps du foyer sismique ! Nous allons nous aussi tenter de répondre à cette même interrogation
en utilisant une loi physique (loi de Descartes).
La répétition des ondes fait penser à un phénomène d’écho, nécessitant un obstacle à la
propagation des ondes et provoquant une réflexion des ondes.
C’est Mohorovicic qui le premier fait cette observation, il montre alors l’existence d’une
discontinuité qui sépare la croûte du manteau supérieur, celle-ci fut appelée la discontinuité de
Mohorovicic ou Moho en l’honneur de son découvreur.
CALCUL DE LA PROFONDEUR DU MOHO
2
Surface
T
Station
1
A
Station 2
Vonde =
H inconnue
Le Moho
Je sais que l'onde sismique de surface
atteint la station 1 en 0.182 s, elle a
parcouru la distance de 1km.
𝒅𝒅
𝒕𝒕
𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅 𝑽𝑽 =
𝟏𝟏
𝟎𝟎.𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏
= 𝟓𝟓. 𝟓𝟓𝟓𝟓 𝒌𝒌𝒌𝒌/𝒔𝒔
Vérifiez que vous obteniez la
même vitesse avec les autres
stations
M
L'onde sismique en rouge a mis 13.09 s pour parcourir le trajet en profondeur.
Comme on sait que l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion, alors la distance parcourue
correspond à 2TM. Calculons-là.
On sait que pour le trajet en rouge Vonde =
𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐
𝟏𝟏𝟏𝟏.𝟎𝟎𝟎𝟎
donc TM =
𝟏𝟏𝟏𝟏.𝟎𝟎𝟎𝟎 𝒙𝒙 𝟓𝟓.𝟓𝟓𝟓𝟓
𝟐𝟐
= 35.93 km
Dans le triangle ATM, on sait que 𝑻𝑻𝑻𝑻𝟐𝟐 = 𝑨𝑨𝑨𝑨𝟐𝟐 + 𝑨𝑨𝑨𝑨𝟐𝟐
AT correspond à la moitié de la distance entre T et la station 2 soit 5km.
𝑨𝑨𝑨𝑨𝟐𝟐 = 𝑇𝑇𝑇𝑇2 − 𝐴𝐴𝐴𝐴 2 = 35.932 − 52 = 1265.96
AM = 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏. 𝟗𝟗𝟗𝟗= 35.58 km = H
Le Moho se situe donc a une profondeur de 35 km
CALCUL DE LA PROFONDEUR DU MOHO
On donne
• CD = 63.3 km
• h=11 km
• Vitesse des ondes P = 6.25 km/s
Heure d’arrivée des ondes P à la station correspondant
au point D : 3 h 12 min 15.580 s
Heure d’arrivée des ondes PMP à la station
correspondant au point D : 3 h 12 min 18.540 s
Soit un retard des ondes PMP de:
• Δt=2.96 s
Calculons la distance FBD.
On sait que Δt= t des ondes réfléchies – t des ondes directes.
V=
𝑑𝑑
𝑡𝑡
Δt =
donc t =
𝑭𝑭𝑭𝑭𝑭𝑭
𝒗𝒗
-
𝑑𝑑
𝑣𝑣
𝑭𝑭𝑭𝑭
𝒗𝒗
donc FBD =Δt. 𝐯𝐯 + 𝐅𝐅𝐅𝐅
Dans le triangle FCD, on a 𝐹𝐹𝐹𝐹2 = 𝐶𝐶𝐶𝐶2 + ℎ2 ; Soit FD= 𝐶𝐶𝐶𝐶2 + ℎ2
On a donc FBD = Δt.v +
𝑪𝑪𝑪𝑪𝟐𝟐 + 𝒉𝒉𝟐𝟐 = 82.75 km
Dans le triangle CDF', on a 𝐹𝐹 ′ 𝐷𝐷2 = 𝐶𝐶𝐶𝐶2 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶2
Or F'D = FBD
Donc 𝑭𝑭𝑭𝑭𝑭𝑭𝟐𝟐 = 𝑪𝑪𝑪𝑪𝟐𝟐 + (𝟐𝟐 𝑯𝑯 − 𝒉𝒉 + 𝒉𝒉)𝟐𝟐
𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 2 − 𝐶𝐶𝐶𝐶2 = 2 𝐻𝐻 − ℎ + ℎ
1
D’où H= [ 𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹2 − 𝐶𝐶𝐶𝐶2 - h ] + h
2
H = 32.14km
LES ROCHES DE LA CROÛTE TERRESTRE ET DU MANTEAU
SCHÉMA BILAN
CROUTE OCEANIQUE
CROUTE CONTINENTALE
Roches = Basalte et Gabbro
Roche = Granite
Discontinuité
7 km
30 km
Mohorovicic
(MOHO)
MANTEAU
Roche = Péridotite
Discontinuité
2900 km
Gutenberg
NOYAU
Supérieur
Composition : Fer + nickel
Discontinuité
5100 km
Graine
Lehman
D’après Sébastien Debiève