Chapitre 6 - Cours de SVT niveau lycée

Chapitre6:Deladérivedescontinentsàlatectoniquedesplaques.
Audébutdesannées1960denouvellesdonnéesetsurtoutl’étudedesfondsocéaniquesvont
permettrede«réhabiliter»lesidéesdeWegener.En1968émergelapremièreversiondumodèle
delatectoniquedesplaques.
Problème:Commentdenouvellesdonnéespermettentdeconstruirelathéoriedelatectoniquedes
plaques?
Objectifs:
Comprendrecommentlesétudesdesfondsocéaniquesontpermisdevérifierl’hypothèsed’une
expansionocéanique.
Comprendrecommentlesdonnéesdelasismiqueontpermisdedécouvrirladynamiquedela
lithosphèreparrapportàl’asthénosphère.
Proposerunmodèleglobaldelatectoniquedesplaques
1. L’hypothèsedel’expansionocéanique
A. Unargumentbathymétrique.
Lacartographiedufonddesocéansestréaliséepourlanavigationdessous‐marinspendantla2e
guerremondiale,c’estlabathymétrie.
Audébutdesannées1960lesnouvellestechniquesd’exploration(échosondage)permettentde
découvriravecprécisionlereliefdesfondsocéaniques.
Troisstructuresprincipalessontprésentes:
 Lesmargescontinentalesconstituéesd’unplateaupeuprofond(200mètres)prolongéd’un
talusquidescendjusqu’auxplainesabyssales.
 Lesplainesabyssalesvers4000à5000mdeprofondeurbordéesparfoisdefosses
océaniquesprofondes(‐10000m)
 Lesdorsalesocéaniques,«chainesdemontagnes»sous‐marinesdeplusde60000kmde
long.
Aprojeterprofilbathymétriquedel’océanAtlantique
TP4:Fluxgéothermique‐Convection‐Etudedupaléomagnétisme
B. Unargumentgéothermique
Depuistoujours,onobserveuneaugmentationdelatempératureaufuretàmesurequel’on
s’enfoncedanslaterre(exempledesmineursdefond),depluslaterreprésentedenombreuses
manifestationsthermiques:couléesdelave,sourceshydrothermales…
Laterreestdoncproductricedechaleur.Observonscefluxdechaleur.
Documentfluxgéothermique–Documentàprojeter
Onappellelefluxgéothermiquelaquantitédechaleurdégagéeàlasurfaceduglobeparunitéde
tempsetparunitédesurface.(W/m2)
Lefluxgéothermiquemoyenestégalà60mW/m2,maisilesttrèsinégalementrépartiàlasurface
delaTerre:
‐supérieurà200mW/m2auniveaudesdorsales;
‐environégalà50mW/m2àlaverticaledesfossesocéaniques.

RQ.Cettevaleurestinfimeparrapportàl'énergiesolairereçue,puisrayonnéedansl'espacede
l'ordrede240W.m‐2.
C. L’hypothèsedeHess
Danslesannées1960,Hessproposeunehypothèsepourexpliquerlesobservationsdel’époque,
pourlui,lemanteauterrestreseraitanimédemouvementsdeconvection(hypothèseproposée30
ansplustôtparHolmes):
Descourantsdeconvectionascendantsauniveaudesdorsalesetdescourantsdescendantsau
niveaudesfossesocéaniques.PourHesssicemodèlefonctionne,ilconduitàunefabricationau
niveaudeladorsaled’unejeunecroûteocéaniquecelle‐cis’enéloigneetfinitparatteindreles
fossesoùelledisparaitdanslemanteau,ilyadoncuneexpansionocéanique.
Lescontinents,aucontraire,àcausedeleurrelativelégèreté,nepeuventpasretournerdansle
manteau.IlssontcondamnésàdériveràlasurfacedelaTerre.
Commentvaliderl’hypothèsedel’expansionocéanique?
2. L’apportdupaléomagnétisme.
A. Lechampmagnétiqueterrestreactueletfossile
Desécoulementsdeferetdenickeldanslenoyauexternecréentdescourantsélectriquesàl’origine
del’existenceduchampmagnétiqueterrestre.Cechampmagnétiqueestreprésentéparunvecteur
quimatérialiseladirection,lesensetl’intensitéduchamp.Actuellementlepôlenordmagnétique
correspondaupôlenordgéographique.
Lesrochesmagmatiquespossèdentleurpropreaimantation.Certainesroches,commelesbasaltes
contiennentdesminérauxquiacquièrentuneaimantationlorsquelemagmadépasselatempérature
ditedeCurieduminéralconsidéré(585°Cpourlesminérauxdubasalte).Lechampmagnétiquedu
basalteenformations’orientealorsselonlesensduchampmagnétiquedel’époque.Les
caractéristiquesdecechampmagnétiquesontconservéeslorsdurefroidissementdumagma.
Al’aided’unmagnétomètresensibleonpeutdétecterdanslarochelatracedecechamp
magnétiqueancien,onparled’unchamppaléomagnétique.
B. Ladécouvertedesanomaliesmagnétiques.
L’étudederochesd’âgesvariésaainsimontréquelapolaritéduchampmagnétiqueterrestreasubi
desinversionsaucoursdestempsgéologiques.Ainsi,certainespériodessontqualifiées:
‐ d’inverses,lorsquelepôlenordetlepôlesudsontinversésparrapportàlasituation
actuelle,
‐ denormale(aveclepôlenordmagnétiqueprochedupôlenordgéographique).
Alafindesannées1950,lesrelevésmagnétiqueseffectuésauniveauduplancherocéanique
montrentdesanomaliesremarquablesduchampmagnétique.Ondistinguedesanomaliespositives
etnégatives.
‐ Uneanomaliepositivecorrespondàuneintensitéduchampmagnétiquemesurée
supérieureàl’intensitémoyenneduchampmagnétiqueactuel.Cetteanomalies’explique
parcequelaroche(basalte)aenregistréunchampmagnétique(fossile)demêmesensque
lechampmagnétiqueactuel,lesdeuxchampss’ajoutent.
‐ Uneanomalienégativecorrespondàuneintensitéduchampmagnétiquemesurée
inférieureàl’intensitémoyenneduchampmagnétiqueactuel.Cetteanomalies’explique
parcequelaroche(basalte)aenregistréunchampmagnétique(fossile)desensopposéau
champmagnétiqueactuel,lesdeuxchampssesoustraient.
Lesanomaliesduchampmagnétiqueenregistréessurlefonddel’océan
formentdesbandesparallèlesetsymétriquesparrapportàladorsale
(anomaliepositivebandenoireetanomalienégativebandeblanche),on
obtientdesprofils«enpeaudezèbre»quisontrestésincompris
jusqu’en1963.

En1963VineetMatthewsréalisentunesynthèsedesdifférentesdonnées(Inversiondespôles,
anomaliesmagnétiquesdelaCO,reliefsdesfondsocéaniques,hypothèsedeHess)etproposentune
explicationàl’expansionocéanique(accroissementdelasurfaced’unocéan).
Auniveaudeladorsale,ilyauneactivitémagmatiquequiconduitàlafabricationdenouveaux
basaltesquirepoussentlesbasaltesplusanciensdepartetd’autredeladorsale.Lesbasaltesmisen
placeaucoursdepériodesnormalesprésententuneanomaliemagnétiquepositiveetlesbasaltes
misenplacelorsd’unepériodeinverseprésententuneanomalienégative
L’âgedesdifférentsbasaltesetlasymétrieparrapportàladorsaleprouventqueladorsaleestle
sièged’uneaccrétionpermanentedematériauxquiprovoqueuneexpansionocéanique.Le
calendrierdesinversionsmagnétiquesétantconnu,onpeutcalculerlavitessed’expansionde
l’océan(V=D/Tencm/an).
TP5:ladistinctionlithosphère–asthénosphère
3. Leconceptdelithosphère‐asthénosphère
L’étudesismiqueauniveaudesfossescommecelledesTonga‐Kermadecdonnedesrésultats
intéressants:
 L’analysedesvitessesdesondessismiques(tomographie)révèlelaprésenced’anomalies.On
distinguedes:
‐ Desanomaliespositives,lesondessismiquestraversentunmatérielfroidetlavitessedes
ondesestsupérieureàlavitesseprévue.
‐ Desanomaliesnégatives,lesondestraversentunmatérielchaudetlavitessedesondesest
inférieureauxvitessesattendues.
Cesrésultatstraduisentunehétérogénéitédumanteaufaitdepéridotiteauniveaudesfosses
océaniques,avecunmanteaufroidetunmanteauchaud.
 Danslesannées1940WadatietBenioff(1930et1945)constatentqu’auniveaudeceszones
marquéesparunefosse,lesfoyerssismiquessontd’autantplusprofondsqu’ilssontloinde
lafosse.Encoupelesfoyerssismiquesserépartissentselonunplaninclinéd’uneépaisseur
de100Kmquipartdelafosseetplongeenprofondeur,onparleduplandeWadati‐Benioff.
Al’époquecesobservationsposentproblèmecaràcetteprofondeur(àpartirde100Km),la
péridotiteestductile,noncassanteetaucunséismenedevraitêtreprésentau‐delàde100
kmdeprofondeur.
 Livrepage118doc2:Lesisothermes,courbesreliantlespointsdemêmetempérature,
plongentauniveaudesfosses,celatraduitunetempératureanormalementfaibleàdes
profondeursimportantes
En1967cesdonnéesconduisentOliveretIsacksaumodèledelasubduction.Ilsinterprètentleplan
deWadati‐Benioffcommeuneplaquefroide,rigide,cassantedelithosphèreocéanique(100km
d’épaisseur)quiplongedansunmatérielchaud,ductilel’asthénosphère.Lesisothermes,qui
plongentauniveaudeszonesdesubductionconfortentl’idéedelasubductiond’uneplaque
lithosphériquefroideenprofondeur.(L'enfoncementrapidedequelquescm/annepermetpasaux
rochesdelalithosphèredeserééquilibrerthermiquementaucontactdel'asthénosphère,d’où
l’anomaliethermiqueobservée).
Lestravauxsurleszonesdessubductionsontconduitàdistinguerlalithosphèreetl’asthénosphère.
LalithosphèreouplaquelithosphériqueestuneentitécomposéedelaCOouCCetdumanteau
lithosphérique,cetensemblefroidde100Kmd’épaisseur(aumaximum)formeuneplaque
lithosphériqueocéaniqueoucontinentale.L’isotherme1300°C(discontinuitéphysique)marquela
séparationentrelalithosphèreetl’asthénosphèresolidecomposédepéridotiteductile.
Schémabilan:lithosphère–asthénosphère
Schémabilan:zonedesubduction

Remarque:Lesdonnéesprécédentesmontrentbienquecequiplongeestunestructurefroide
d’une100deKmd’épaisseur.CommelaCOnefaitque10Km,onestcertainquecequiplonge
correspondàlaCO+unmorceaudemanteau(manteaulithosphérique),doncunelithosphère
océanique(uneplaquelithosphérique)
Conclusion:
Lesétudesdesfondsocéaniquesetdupaléomagnétismeontconduitaumodèledelatectoniquedes
plaques.CemodèleàfaitévoluerlathéoriedeladérivedescontinentsdeWegener.Eneffetle
mouvementneconcernepaslacroute,enréalitéledéplacementcorrespondàlacroûtecoupléeau
manteaulithosphérique,ilyadoncdéplacementdesplaqueslithosphériques(lescontinents
dériventparcequ’‘ilsfontpartieintégranted’uneplaquelithosphériquequiestenexpansion).La
limiteimportanteestlaséparationentrelemanteaulithosphériqueetl’asthénosphère,l’isotherme
1300°Csituéentre60et150Kmdeprofondeur.Lemoteursembleliéauxmouvementsde
convectionprofondsdumanteau.