VI - 2 Mouvement des plaques - Espace d`authentification univ
publicité
VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) A 2 cm/a C.Grigné - UE Terre Profonde B 2 cm/a 243 VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) A 0 cm/a C.Grigné - UE Terre Profonde B 4 cm/a 243 VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) C.Grigné - UE Terre Profonde 243 VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) ¥ Mouvement ¥ Selon relatif facile à calculer pour deux plaques la configuration choisie, la frontière de plaques bouge ou non A 2 cm/a B 2 cm/a Dorsale immobile C.Grigné - UE Terre Profonde A 0 cm/a B 4 cm/a Dorsale se déplaçant de 2cm/an vers l’Est 243 VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) ¥ Mouvement ¥ Selon ¥ Pour relatif facile à calculer pour deux plaques la configuration choisie, la frontière de plaques bouge ou non plus de plaques : on doit regarder les points triples ◮ Principe de fermeture des points triples : la somme des vitesses relatives des trois plaques est nulle C.Grigné - UE Terre Profonde 243 VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) ¥ Mouvement ¥ Selon ¥ Pour relatif facile à calculer pour deux plaques la configuration choisie, la frontière de plaques bouge ou non plus de plaques : on doit regarder les points triples ◮ Principe de fermeture des points triples : la somme des vitesses relatives des trois plaques est nulle B A ? C C.Grigné - UE Terre Profonde 243 VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) ¥ Mouvement ¥ Selon ¥ Pour relatif facile à calculer pour deux plaques la configuration choisie, la frontière de plaques bouge ou non plus de plaques : on doit regarder les points triples ◮ Principe de fermeture des points triples : la somme des vitesses relatives des trois plaques est nulle A B VCA VAB C.Grigné - UE Terre Profonde VBC VBC C 243 VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) ¥ Le mouvement est calculé à partir • des vitesses apparentes d’écartement le long des dorsales • des vitesses le long des décrochements • des directions de déplacement pour les zones de subduction C.Grigné - UE Terre Profonde 244 VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) ¥ Le mouvement est calculé à partir • des vitesses apparentes d’écartement le long des dorsales • des vitesses le long des décrochements • des directions de déplacement pour les zones de subduction ¥ La vitesse (module) au niveau des zones de subduction est entièrement calculée (aucune donnée n’est utilisée) : • de la surface océanique est créée au niveau des dorsales • de la surface océanique est consommée dans les zones de subduction C.Grigné - UE Terre Profonde 244 VI - 2 Mouvement des plaques ¥ Le mouvement d’une plaque est relatif (par rapport à une autre plaque fixée) ¥ Le mouvement est calculé à partir • des vitesses apparentes d’écartement le long des dorsales • des vitesses le long des décrochements • des directions de déplacement pour les zones de subduction ¥ La vitesse (module) au niveau des zones de subduction est entièrement calculée (aucune donnée n’est utilisée) : • de la surface océanique est créée au niveau des dorsales • de la surface océanique est consommée dans les zones de subduction ◮ Un modèle tel que NUVEL-1 calcule les mouvements des plaques en cherchant à minimiser les excès de surface C.Grigné - UE Terre Profonde 244 VI - 2 Points triples Il existe différents types de points triples : • Dorsale-dorsale-dorsale (RRR : Ridge-Ridge-Ridge) • Dorsale-dorsale-subduction (RRT : Ridge-Ridge-Trench) • Dorsale-dorsale-décrochement (RRF : Rigde-Ridge-transform Fault) • Subduction-subduction-subduction (TTT) • Subduction-subduction-décrochement (TTF) • ... C.Grigné - UE Terre Profonde 245 VI - 2 Points triples Il existe différents types de points triples : • Dorsale-dorsale-dorsale (RRR : Ridge-Ridge-Ridge) • Dorsale-dorsale-subduction (RRT : Ridge-Ridge-Trench) • Dorsale-dorsale-décrochement (RRF : Rigde-Ridge-transform Fault) • Subduction-subduction-subduction (TTT) • Subduction-subduction-décrochement (TTF) • ... C.Grigné - UE Terre Profonde 245 VI - 2 Points triples Carte USGS C.Grigné - UE Terre Profonde 246 VI - 2 Points triples C.Grigné - UE Terre Profonde 246 VI - 2 Points triples Certains points triples ne ’ferment’ pas (somme des vitesses relatives non nulle) Explications possibles : ◮ Plaques non rigides ◮ Données insuffisantes (mauvaise géométrie des plaques) Exemple : point triple de Rodrigues : point triple non fermé si on considère une seule plaque à l’Est de ce point triple (mais ceci implique la même vitesse pour l’Inde et l’Australie =⇒ Faux) C.Grigné - UE Terre Profonde 247 VI - 2 Points triples Certains points triples ne ’ferment’ pas (somme des vitesses relatives non nulle) Explications possibles : ◮ Plaques non rigides ◮ Données insuffisantes (mauvaise géométrie des plaques) Exemple : point triple de Rodrigues : point triple non fermé si on considère une seule plaque à l’Est de ce point triple (mais ceci implique la même vitesse pour l’Inde et l’Australie =⇒ Faux) C.Grigné - UE Terre Profonde 247 VI - 2 Points triples N Certains points triples ne ’ferment’ pas Australie (somme des vitesses relatives non nulle) Explications possibles : ◮ Plaques non rigides an / m m 4 5 ◮ Données insuffisantes (mauvaise géométrie des plaques) Afrique Exemple : point triple de Rodrigues : point n triple non fermé si on considère a / une seule plaque à l’Est de ce point triple m m (mais ceci implique la même vitesse 9 pour l’Inde et l’Australie =⇒ Faux) 16 mm/an 5 Antarctique C.Grigné - UE Terre Profonde 247 VI - 2 Points triples Certains points triples ne ’ferment’ pas (somme des vitesses relatives non nulle) Explications possibles : ◮ Plaques non rigides ◮ Données insuffisantes (mauvaise géométrie des plaques) Exemple : point triple de Rodrigues : point triple non fermé si on considère une seule plaque à l’Est de ce point triple (mais ceci implique la même vitesse pour l’Inde et l’Australie =⇒ Faux) ◮ Le test sur la fermeture des points triples s’appelle aussi test de rigidité des plaques C.Grigné - UE Terre Profonde 247 VI - 2 Points triples Selon la configuration des frontières de plaques, le point triple peut être stable ou instable. Pour connaître la stabilité : • tracer le triangle des vitesses relatives des plaques • tracer les lignes qui ne bougent pas entre deux plaques ◮ Si ces lignes se croisent au même point : le point triple est stable C.Grigné - UE Terre Profonde 248 VI - 2 Points triples Selon la configuration des frontières de plaques, le point triple peut être stable ou A instable. Pour connaître la stabilité : • tracer le triangle des vitesses relatives des plaques • tracer les lignes qui ne bougent pas entre deux plaques C B ◮ Si ces lignes se croisent au même point : le point triple est stable C B C.Grigné - UE Terre Profonde A 248 VI - 2 Points triples Selon la configuration des frontières de plaques, le point triple peut être stable ou A instable. Pour connaître la stabilité : • tracer le triangle des vitesses relatives des plaques • tracer les lignes qui ne bougent pas entre deux plaques C B ◮ Si ces lignes se croisent au même point : le point triple est stable bc C ac ab B C.Grigné - UE Terre Profonde A 248 VI - 2 Points triples Selon la configuration des frontières de plaques, le point triple peut être stable ou A instable. Pour connaître la stabilité : • tracer le triangle des vitesses relatives des plaques C • tracer les lignes qui ne bougent pas entre deux plaques B ◮ Si ces lignes se croisent au même point : le point triple est stable bc C ab ac B A C.Grigné - UE Terre Profonde 248 VI - 2 Points triples Selon la configuration des frontières de plaques, le point triple peut être stable ou instable. Pour connaître la stabilité : • tracer le triangle des vitesses relatives des plaques • tracer les lignes qui ne bougent pas entre deux plaques ◮ Si ces lignes se croisent au même point : le point triple est stable C.Grigné - UE Terre Profonde 248 VI - 2 Zones de convergence ¥ Pas de données directes pour la vitesse dans les zones de convergence ¥ Direction du mouvement donnée par les mécanismes au foyer ◮ Direction, mais pas le module de la vitesse ◮ Ce module doit être calculé par la fermeture des points triples ◮ La cinématique classique revient à prédire les vitesses dans les zones de convergence C.Grigné - UE Terre Profonde 249 VI - 2 Modèles globaux • Calcul des vitesses relatives des plaques de proche en proche ◮ Attention : les erreurs peuvent ainsi être propagées de proche en proche • Toutes les mesures sont relatives : il faut fixer une plaque Exemple : NUVEL-1 (deMets et al., 1990) : Eurasie fixée C.Grigné - UE Terre Profonde 250 VI - 2 Modèles globaux Nuvel 1 - Eurasie fixée C.Grigné - UE Terre Profonde 251 VI - 2 Modèles globaux NNR - Nuvel 1 - Pas de rotation moyenne (No Net Rotation - NNR) C.Grigné - UE Terre Profonde 251 VI - 2 Modèles globaux ¥ Premiers modèles en 1968 (e.g. Le Pichon) : 7 plaques ¥ Aujourd’hui : 25 plaques (e.g. Gordon) C.Grigné - UE Terre Profonde 252 VI - 3 Géodésie spatiale • Principales mesures : GPS • Environ 3000 sites de mesures GPS • Instruments facilement portables • Précision de l’ordre du mm/an • Echelle de temps totalement différente de la cinématique classique : quelques années (et non 3 millions d’années) C.Grigné - UE Terre Profonde 253 VI - 3 Géodésie spatiale • Principales mesures : GPS • Environ 3000 sites de mesures GPS • Instruments facilement portables • Précision de l’ordre du mm/an • Echelle de temps totalement différente de la cinématique classique : quelques années (et non 3 millions d’années) C.Grigné - UE Terre Profonde 253 VI - 3 Géodésie spatiale • Cinématique classique : données océaniques • Cinématique moderne (GPS) : données continentales ◮ Permet de tester l’hypothèse de rigidité des plaques ¥ Comparaison avec Nuvel-1 : assez bon accord entre les mouvements sur les 10 dernières années et sur les 3 derniers millions d’années • Bon accord en moyenne mais avec des disparités Ex. : mouvement Eurasie - Arabie : plus lent sur les 10 dernières années que sur 3 Ma C.Grigné - UE Terre Profonde 254 Aspect dynamique ¥ Cinématique des plaques : mouvements relatifs de plaques entre elles ◮ Quel est le mouvement absolu ? Quel référentiel choisir ? C.Grigné - UE Terre Profonde 255 Aspect dynamique ¥ Cinématique des plaques : mouvements relatifs de plaques entre elles ◮ Quel est le mouvement absolu ? Quel référentiel choisir ? ¥ Mouvement ¥ Les des plaques par rapport au manteau ? points chauds sont considérés fixes par rapport au manteau C.Grigné - UE Terre Profonde 255 Aspect dynamique ¥ Cinématique des plaques : mouvements relatifs de plaques entre elles ◮ Quel est le mouvement absolu ? Quel référentiel choisir ? ¥ Mouvement ¥ Les des plaques par rapport au manteau ? points chauds sont considérés fixes par rapport au manteau ◮ Modèle Nuvel-1 Points chauds (HS3-Nuvel 1A) : la moyenne des vitesses des plaques est telle que toute la lithosphère semble se déplacer vers l’Ouest d’environ 2 cm/an C.Grigné - UE Terre Profonde 255 RAPPELS C.Grigné - UE Terre Profonde 256 Sismologie • Définitions : épicentre, hypocentre, distance épicentrale, front d’onde et rais Station Séisme C.Grigné - UE Terre Profonde 257 Sismologie ¥ Les différents types d’ondes : • Ondes de volume (P et S), et de surface • Où circulent-elles ? ¥ Propagation des ondes : • La forme courbe des ondes est liée à V ր avec la profondeur • Forme simple des rais si augmentation graduelle de V • Sauts de vitesse quand il y a des discontinuités • Les ondes se verticalisent quand V diminue et s’aplatisse quand V augmente • Réfraction - Réflexion C.Grigné - UE Terre Profonde 258 Sismologie ¥ Définition d’une hodochrone ¥ Comment reconnaître les temps d’arrivée des ondes P et S sur un sismogramme ¥ Retrouver la distance épicentrale à partir d’une différence de temps d’arrivée ∆t = ts − tp • Soit sur une table de Jeffrey-Bullens • Soit en considérant un séisme proche (Vp et Vs constantes) ¥ Nécessité de connaître ∆t sur 3 stations pour localiser un séisme ¥A partir des tables de Jeffrey-Bullens, retrouver les arrivées d’autres ondes (ex : PP, PPP, SS...) C.Grigné - UE Terre Profonde 259 Sismologie ¥ Définition d’une hodochrone ¥ Comment reconnaître les temps d’arrivée des ondes P et S sur un sismogramme ¥ Retrouver la distance épicentrale à partir d’une différence de temps d’arrivée ∆t = ts − tp • Soit sur une table de Jeffrey-Bullens • Soit en considérant un séisme proche (Vp et Vs constantes) ¥ Nécessité de connaître ∆t sur 3 stations pour localiser un séisme ¥A partir des tables de Jeffrey-Bullens, retrouver les arrivées d’autres ondes (ex : PP, PPP, SS...) C.Grigné - UE Terre Profonde 259 Sismologie ¥ Définition d’une hodochrone ¥ Comment reconnaître les temps d’arrivée des ondes P et S sur un sismogramme ¥ Retrouver la distance épicentrale à partir d’une différence de temps d’arrivée ∆t = ts − tp • Soit sur une table de Jeffrey-Bullens • Soit en considérant un séisme proche (Vp et Vs constantes) ¥ Nécessité de connaître ∆t sur 3 stations pour localiser un séisme ¥A partir des tables de Jeffrey-Bullens, retrouver les arrivées d’autres ondes (ex : PP, PPP, SS...) C.Grigné - UE Terre Profonde 259 Sismologie ¥ Définition d’une hodochrone ¥ Comment reconnaître les temps d’arrivée des ondes P et S sur un sismogramme ¥ Retrouver la distance épicentrale à partir d’une différence de temps d’arrivée ∆t = ts − tp • Soit sur une table de Jeffrey-Bullens • Soit en considérant un séisme proche (Vp et Vs constantes) ¥ Nécessité de connaître ∆t sur 3 stations pour localiser un séisme ¥A partir des tables de Jeffrey-Bullens, retrouver les arrivées d’autres ondes (ex : PP, PPP, SS...) C.Grigné - UE Terre Profonde 259 Sismologie ¥ Structure interne de la Terre à partir de la sismologie • Notion de zone d’ombre • Connaître les grandes discontinuités et leur nature : - Moho : discontinuité chimique (changement de roches) - Limite lithosphère - asthénosphère : discontinuité physique - 410-660 km : Transitions de phase - Limite manteau - noyau : limite chimique - Limite noyau liquide - graine solide : limite physique • La profondeur des transitions de phase dépend de la température C.Grigné - UE Terre Profonde 260 Tomographie sismique ¥ Principe de la tomographie sismique : comparaison entre un temps d’arrivée prévu et le temps mesuré ¥ Interprétation des documents de tomographie : • Zones bleues : vitesses rapides (milieu dense) • Zones rouges : vitesses lentes ◮ L’interprétation zones froides/zones chaudes n’est pas directe. ¥ Structure générale du manteau profond : • Deux grandes anomalies lentes sous l’Afrique et le Pacifique • Anomalie rapide tout autour du Pacifique ¥ Manteau ¥ La supérieur : anomalies lentes sous les dorsales ’vision’ tomographique est plus floue en profondeur C.Grigné - UE Terre Profonde 261 Tomographie sismique Représentation 3D : C.Grigné - UE Terre Profonde 262 Séismes et failles • Différents types de failles, normales, inverses et décrochements • Mécanisme au foyer - Sphère focale • Deux plans : plan de la faille et plan auxiliaire • Nécessité de connaître le contexte géologique pour différencier les deux plans Faille décrochante C.Grigné - UE Terre Profonde Faille normale Faille inverse 263 Gravimétrie • La différence entre g mesuré à l’Equateur et aux pôles montre que la Terre n’est pas sphérique (aplatissement ≈ 1/300) • Définition d’ellipsoïde et de géoïde • L’anomalie du géoïde est la différence d’altitude (en mètres) entre le géoïde et l’ellipsoïde C.Grigné - UE Terre Profonde 264 Gravimétrie • La différence entre g mesuré à l’Equateur et aux pôles montre que la Terre n’est pas sphérique (aplatissement ≈ 1/300) • Définition d’ellipsoïde et de géoïde • L’anomalie du géoïde est la différence d’altitude (en mètres) entre le géoïde et l’ellipsoïde • Mesure par satellites - A petite longueur d’onde : unités lithosphériques → Bosse du géoïde : excès de masse, creux du géoïde : déficit de masse - A grande longueur d’onde : dynamique du manteau C.Grigné - UE Terre Profonde 264 Gravimétrie • La différence entre g mesuré à l’Equateur et aux pôles montre que la Terre n’est pas sphérique (aplatissement ≈ 1/300) • Définition d’ellipsoïde et de géoïde • L’anomalie du géoïde est la différence d’altitude (en mètres) entre le géoïde et l’ellipsoïde • Mesure par satellites - A petite longueur d’onde : unités lithosphériques → Bosse du géoïde : excès de masse, creux du géoïde : déficit de masse - A grande longueur d’onde : dynamique du manteau → On observe souvent une anti-corrélation avec la tomographie sismique : un excès de masse crée un creux (zone de descente froide) un déficit de masse crée une bosse (zone de montée chaude) ◮ Utilisation : calcul des contrastes de viscosité dans le manteau C.Grigné - UE Terre Profonde 264 Gravimétrie Anomalies gravimétriques : ∆g = gobs − gthéo ¥ Mesures en mGal (1 mGal = 10−5 m.s−2 ) ¥ Différentes définitions d’anomalies selon le gthéo choisi (corrections) C.Grigné - UE Terre Profonde 265 Gravimétrie Anomalies gravimétriques : ∆g = gobs − gthéo ¥ Mesures en mGal (1 mGal = 10−5 m.s−2 ) ¥ Différentes ¥ Anomalie définitions d’anomalies selon le gthéo choisi (corrections) à l’air libre : prend en compte l’altitude du point de mesure C.Grigné - UE Terre Profonde 265 Gravimétrie Anomalies gravimétriques : ∆g = gobs − gthéo ¥ Mesures en mGal (1 mGal = 10−5 m.s−2 ) ¥ Différentes définitions d’anomalies selon le gthéo choisi (corrections) ¥ Anomalie à l’air libre : prend en compte l’altitude du point de mesure ¥ Anomalie de Bouguer : prend en compte trois corrections • correction à l’air libre • correction de plateau (ou de Bouguer) • correction topographique ◮ Prend en compte les masses sous et autour du point de mesure C.Grigné - UE Terre Profonde 265 Gravimétrie Principe d’isostasie : ¥ Les anomalies de masse tendent à être compensées en profondeur ¥A grande longueur d’onde : l’anomalie à l’air libre indique si l’équilibre isostatique est atteint ou non • AAL = 0 : équilibre • AAL > 0 : subsidence (enfoncement) • AAL < 0 : surrection ¥A courte longueur d’onde : pas de compensation isostatique • AAL reflète simplement le relief C.Grigné - UE Terre Profonde 266 Gravimétrie ¥ Anomalie de Bouguer : reflète les anomalies de masse en profondeur (il faut se donner une épaisseur de croûte de référence) C.Grigné - UE Terre Profonde 267 Gravimétrie ¥ Anomalie de Bouguer : reflète les anomalies de masse en profondeur (il faut se donner une épaisseur de croûte de référence) • Anomalie négative : déficit de masse en profondeur - zone de montée chaude, peu dense (ex. : dorsales) - croûte épaissie (ex. : chaînes de montagne) C.Grigné - UE Terre Profonde 267 Gravimétrie ¥ Anomalie de Bouguer : reflète les anomalies de masse en profondeur (il faut se donner une épaisseur de croûte de référence) • Anomalie négative : déficit de masse en profondeur - zone de montée chaude, peu dense (ex. : dorsales) - croûte épaissie (ex. : chaînes de montagne) • Anomalie positive : excès de masse en profondeur - croûte amincie (Moho moins profond que la référence) C.Grigné - UE Terre Profonde 267 Gravimétrie Exemple : rebond post-glaciaire Anomalie à l’air libre Anomalie de Bouguer Mise en place de la glace >0 =0 Enfoncement ց et tend vers 0 ց et < 0 Fonte des glaces <0 <0 Surrection ր et tend vers 0 ր et tend vers 0 C.Grigné - UE Terre Profonde 268 Flux de chaleur et géotherme • Perte totale de chaleur : 40-46 TW (∼ 80 − 90 mW.m−2 ) (∼22 TW éléments radioactifs, ∼20 TW chaleur primordiale d’accrétion) • Flux élevé au niveau des dorsales et faible au-dessus des terrains anciens • Flux de chaleur océanique peut être modélisé simplement par un refroidissement par conduction : distribution simple en fonction de l’âge de la lithosphère océanique • Flux de chaleur continental est plus complexe • Température à l’intérieur de la Terre est mal connue • Construction du géotherme du manteau à partir du gradient de température en surface (30◦ /km), des “points d’ancrage” (transitions de phase), et du gradient adiabatique C.Grigné - UE Terre Profonde 269 Dynamique du manteau • Manteau : milieu très visqueux (1021 − 1022 P a.s) Etudié comme un fluide sur des échelles de temps très longues (et comme un solide élastique aux échelles de temps courtes) • Convection : mouvements lents dans le manteau, qui transportent la chaleur • Dans le manteau terrestre : convection avec fort taux de chauffage interne =⇒ Dynamique dominée par les structures froides descendantes (subductions) C.Grigné - UE Terre Profonde 270 Dynamique du manteau • Dynamique étudié par des modèles analogiques et numériques • Nombre sans dimension important : nombre de Rayleigh =⇒ indique si la convection est plus ou moins vigoureuse C.Grigné - UE Terre Profonde 271 Dynamique du manteau • Dynamique étudié par des modèles analogiques et numériques • Nombre sans dimension important : nombre de Rayleigh =⇒ indique si la convection est plus ou moins vigoureuse • Les modèles simples (viscosité homogène) peuvent reproduire les vitesses moyennes de la tectonique des plaques et les flux de chaleur observés, mais pas les conditions de surface (la lithosphère n’est pas divisée en plaques) C.Grigné - UE Terre Profonde 271 Dynamique du manteau • Dynamique étudié par des modèles analogiques et numériques • Nombre sans dimension important : nombre de Rayleigh =⇒ indique si la convection est plus ou moins vigoureuse • Les modèles simples (viscosité homogène) peuvent reproduire les vitesses moyennes de la tectonique des plaques et les flux de chaleur observés, mais pas les conditions de surface (la lithosphère n’est pas divisée en plaques) • Les modèles avec une viscosité qui dépend de la température ont un couvercle très visqueux en surface et pas de mouvement C.Grigné - UE Terre Profonde 271 Dynamique du manteau • Dynamique étudié par des modèles analogiques et numériques • Nombre sans dimension important : nombre de Rayleigh =⇒ indique si la convection est plus ou moins vigoureuse • Les modèles simples (viscosité homogène) peuvent reproduire les vitesses moyennes de la tectonique des plaques et les flux de chaleur observés, mais pas les conditions de surface (la lithosphère n’est pas divisée en plaques) • Les modèles avec une viscosité qui dépend de la température ont un couvercle très visqueux en surface et pas de mouvement • Une rhéologie visco-plastique permet de former des plaques C.Grigné - UE Terre Profonde 271 Dynamique du manteau • Dynamique étudié par des modèles analogiques et numériques • Nombre sans dimension important : nombre de Rayleigh =⇒ indique si la convection est plus ou moins vigoureuse • Les modèles simples (viscosité homogène) peuvent reproduire les vitesses moyennes de la tectonique des plaques et les flux de chaleur observés, mais pas les conditions de surface (la lithosphère n’est pas divisée en plaques) • Les modèles avec une viscosité qui dépend de la température ont un couvercle très visqueux en surface et pas de mouvement • Une rhéologie visco-plastique permet de former des plaques • Une question encore ouverte : pourquoi y a-t-il une tectonique des plaques actives sur Terre et pas sur les autres planètes telluriques ? C.Grigné - UE Terre Profonde 271 Dynamique du manteau et des plaques ¥ Modèles instantanés de tectonique des plaques : • la somme des forces sur une plaque est nulle • les forces les plus importantes sur une plaque sont - la traction gravitaire des parties plongeantes (subduction) - la résistance visqueuse du manteau sur le plongement des plaques • Conséquence : les plaques attachées à des parties plongeantes sont les plus rapides (les plaques sans subduction sont lentes) • La vitesse des plaques observée implique qu’il existe une zone de faible viscosité sous la lithosphère : l’asthénosphère (vue en sismologie = LVZ) se comporte comme une couche lubrifiante sous les plaques C.Grigné - UE Terre Profonde 272 Histoire thermique • Dans le passé : plus d’éléments radioactifs et plus de chaleur primordiale encore présente • Manteau plus chaud dans le passé, donc moins visqueux : convection plus vigoureuse • Taux de refroidissement estimé : ∼ 50 − 100◦ /Ga (contraintes : komatiites et température <1800 K pour avoir des plaques) C.Grigné - UE Terre Profonde 273 Cinématique des plaques ¥ Etudie la vitesse des plaques (direction et module) ¥ Considère les plaques comme rigides, avec des déformations seulement sur les frontières de plaques C.Grigné - UE Terre Profonde 274 Cinématique des plaques ¥ Etudie la vitesse des plaques (direction et module) ¥ Considère les plaques comme rigides, avec des déformations seulement sur les frontières de plaques ¥ Cinématique classique : utilise les données océaniques (anomalies magnétiques et âge des sédiments) • Vitesse connue dans les zones de divergence et décrochement • Vitesse calculée pour les zones de convergence C.Grigné - UE Terre Profonde 274 Cinématique des plaques ¥ Etudie la vitesse des plaques (direction et module) ¥ Considère les plaques comme rigides, avec des déformations seulement sur les frontières de plaques ¥ Cinématique classique : utilise les données océaniques (anomalies magnétiques et âge des sédiments) • Vitesse connue dans les zones de divergence et décrochement • Vitesse calculée pour les zones de convergence ¥ Les ¥ La mouvements à la surface de la Terre sont des rotations autour d’un pôle vitesse apparente le long d’une dorsale dépend de la distance à ce pôle C.Grigné - UE Terre Profonde 274 Cinématique des plaques ¥ Etudie la vitesse des plaques (direction et module) ¥ Considère les plaques comme rigides, avec des déformations seulement sur les frontières de plaques ¥ Cinématique classique : utilise les données océaniques (anomalies magnétiques et âge des sédiments) • Vitesse connue dans les zones de divergence et décrochement • Vitesse calculée pour les zones de convergence ¥ Les ¥ La mouvements à la surface de la Terre sont des rotations autour d’un pôle vitesse apparente le long d’une dorsale dépend de la distance à ce pôle ¥ Les mouvements des plaques sont relatifs ¥ Construction du triangle des vitesses C.Grigné - UE Terre Profonde 274 Cinématique des plaques ¥ Etudie la vitesse des plaques (direction et module) ¥ Considère les plaques comme rigides, avec des déformations seulement sur les frontières de plaques ¥ Cinématique classique : utilise les données océaniques (anomalies magnétiques et âge des sédiments) • Vitesse connue dans les zones de divergence et décrochement • Vitesse calculée pour les zones de convergence ¥ Les ¥ La mouvements à la surface de la Terre sont des rotations autour d’un pôle vitesse apparente le long d’une dorsale dépend de la distance à ce pôle ¥ Les mouvements des plaques sont relatifs ¥ Construction du triangle des vitesses C.Grigné - UE Terre Profonde 274
