sct 4003 introduction a la geodynamique

S.C.T. 4003
INTRODUCTION A LA GEODYNAMIQUE
Hiver 2013
Jean-Claude Mareschal
PK7612
tel: 6864
maresc[email protected]
L’utilisation d’ordinateurs portatifs ou de t´el´ephones cellulaires
n’est pas autoris´ee pendant les cours.
1 Description du cours
S´eismologie et structure interne de la Terre. Ondes internes. Ondes de
surface. S´eismicite. M´ecanismes au foyer des tremblements de terre. Champ
de gravit´e et g´eoide. Isostasie. Rebond post glaciaire. Rh´eologie du manteau.
Flux de chaleur et bilan d’´energie. Champ magn´etique terrestre. Inversion du
champ magn´etique terrestre. Pal´eomagntisme. Anomalies magn´etiques
marines et expansion des fonds oc´eaniques. La tectonique des plaques. Le
cycle de Wilson. Cin´ematique. Stabilit´e des points triples. Evolution de la
lithosph`ere oc´eanique. Convection dans le manteau terrestre. Tectonique
compar´ee des plan`etes internes. Applications g´en´erales: tectonique des
plaques et climats, ´evolution de la croˆute continentale, l’atmosph`ere et
l’hydrosph`ere.
2 Plan du Cours
(1) Introduction. Historique.
(a) Historique. D´erive des continents et tectonique des plaques.
Contribution de Wegener. La d´erive des continents avant 1940.
Exploration des fonds marins. Expansion des fonds oc´eaniques.
Tectonique des plaques.
(b) Programmes de recherche et r´evolutions scientifiques.
(2) Introduction. Structure interne de la Terre.
(a) S´eismologie et structure interne
Ondes internes et ondes de surface. Discontinuit´es sismiques.

(b) Champ de gravit´e, isostasie et structure interne.
Anomalies de gravit´e, g´eo¨ıde. Rh´eologie de la lithosph`ere
continentale. Rh´eologie du manteau.
(3) Expansion des fonds oc´eaniques
(a) Structure de la croˆute oc´eanique.
(b) Bathym´etrie, anomalies de gravit´e et flux de chaleur.
(c) Inversions du champ magn´etique terrestre.
(d) Les anomalies magn´etiques marines. Hypoth`ese de
Vine-Matthews-Morley.
(e) Chronom´etrie des inversions du champ magn´etique terrestre.
(4) Tectonique des plaques
(a) Les failles transformantes. Les plaques rigides.
(b) Cin´ematique des plaques.
(c) Points triples. Conditions de stabilit´e des points triples.
(d) Cycle de Wilson
(5) Les points chauds
(a) Hypoth`ese des points chauds. Exemples de points chauds.
(b) Syt`eme de r´ef´erence des points chauds et mouvement absolu des
plaques.
(6) Sismicit´e et m´ecanismes aux foyers des tremblements de Terre
(a) D´etermination des m´ecanismes aux foyers.
(b) Mouvement aux fronti`eres de plaque `a l’aide des m´ecanismes aux
foyers.
(7) Pal´eomagn´etisme.
(a) M´ethodes de d´etermination des pal´eopoles.
(b) Pal´eoreconstruction des continents.
(8) G´eod´esie spatiale
(a) M´ethodes directes de mesures des mouvements tectoniques. GPS.
Interf´erom´etrie radar par sat´elite. Interf´erom´etrie `a tr`es grande
ligne de base. Mesures laser.
(b) Exemples. Mouvements des plaques. D´eformation post sismique.
Application en volcanologie. Applications en oc´eanographie.
(9) Evolution de la lithosph`ere oc´eanique, convection dans le manteau et
m´ecanismes de la tectonique des plaques.
(a) Mod`ele de plaque et flux de chaleur oc´eanique.
(b) Modes de convection dans le manteau.
(c) La tomographie sismique et la convection dans le manteau.
(10) Rifts
(a) Rifts intracontinentaux.
(b) Rifts avort´es et aulacog`enes.
(c) Ouverture d’un bassin oc´eanique. Exemple: ´evolution de la Mer
Rouge.
(11) Les failles transformantes
(a) Les zones de fractures et failles transformantes oc´eaniques.
(b) Les grandes failles transformantes: San Andr´eas, Faille Alpine, Mer
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Morte.
(c) Transpression et transtension.
(12) Evolution des bassins oc´eaniques, marges passives et bassins
s´edimentaires
(a) Bathym´etrie. Flux de chaleur.
(b) Subsidence des marges continentales passives.
(c) Bassins s´edimentaires intracontinentaux.
(13) Zones de convergence 1: Zones de subduction
(a) Sismicit´e et anomalies de gravit´e.
(b) Subduction oc´ean-oc´ean.
(c) Les bassins marginaux.
(d) Subduction oc´ean-continent. Les cordill`ere Nord et Sud Am´ericaines
(14) Zones de convergence 2: Collision continentale
(a) Les Alpes et l’Himalaya
(b) Mod`eles de collision continentale
(c) Extension post-tectonique
(15) Plan´etologie compar´ee: la tectonique des plan`etes internes
(16) Au del`a de la tectonique des plaques
(a) La terre primitive
(b) Formation et ´evolution de la croˆute continentale
(c) La tectonique des plaques `a l’Arch´een?
3 Travaux pratiques
Il y aura 5 s´eances de travaux pratiques durant le trimestre. Vous serez
avertis qu’il y aura des travaux pratiques la semaine pr´ec´edente. Des
probl`emes `a r´esoudre seront assign´es `a chaque s´eance. Un rapport ´ecrit devra
ˆetre remis deux semaines plus tard.
4 Evaluation.
Il y aura deux examens. L’´evaluation sera bas´ee sur les rapports de travaux
pratiques et les examens avec la pond´eration suivante:
Date %
Travaux pratiques tous les 15 jours 30%
Examen de mi-session 21 F´evrier 35%
Examen final 25 Avril 35%.
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References
Condie, K. C., 1997. Plate Tectonics, 4th Edition. Butterworth-Heinemann.
Condie, K. C., 2011. Earth as an Evolving Planetary System, 2nd Edition.
Academic Press.
Cox, A., Hart, B. R., 1986. Plate Tectonics: How It Works, 1st Edition.
Wiley-Blackwell.
Davies, G. F., 2000. Dynamic Earth: Plates, Plumes and Mantle Convection.
Cambridge University Press.
Davies, G. F., 2011. Mantle Convection for Geologists, 1st Edition.
Cambridge University Press.
Fowler, C. M. R., 2004. The Solid Earth: An Introduction to Global
Geophysics, 2nd Edition. Cambridge University Press.
Jolivet, L., Nataf, H.-C., 1998. Godynamique (French Edition). Dunod.
Kearey, P., Klepeis, K. A., Vine, F. J., 2009. Global Tectonics, 3rd Edition.
Wiley-Blackwell.
Montagner, J. P., 1997. Sismologie: la musique de la terre. Hachette.
Rogers, N., Blake, S., Burton, K., Widdowson, M., Parkinson, I., Harris, N.,
2008. An Introduction to Our Dynamic Planet, 1st Edition. Cambridge
University Press.
Stacey, F. D., Davis, P. M., 2008. Physics of the Earth, 4th Edition.
Cambridge University Press.
Stein, S., Wysession, M., 2002. An Introduction to Seismology, Earthquakes
and Earth Structure, 1st Edition. Wiley-Blackwell.
Sites WEB d’int´eret
Les notes (en format PDF) du cours de Tectonique des plaques de Tony
Watts `a l’Universit´e d’Oxford sont disponibles `a:
http://www.earth.ox.ac.uk/ tony/watts/downloads/Plate Tectonics 2009 ABW 2.pdf
De nombreuses informations et des donn´ees sont directement accessibles par
l’interm´ediaire du web. La liste des sites ci dessous n’est pas exhaustive.
Certaines donn´ees sont disponibles en format kml pour visualisation avec
google earth.
National Geophysical Data Center. NOAA. Boulder (CO).
http://www.ngdc.noaa.gov
Ce site offre diff´erentes donn´ees globales (topographie, bathym´etrie, age du
plancher oc´eanique, gravit´e, etc.) qui peuvent ˆetre d´echarg´ees ou visualis´ees.
USGS National Earthquake Information Center HOME PAGE
http://earthquake.usgs.gov
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Ce site pr´esente toutes les donn´ees d’activit´e sismique en temps r´eel. Les
m´ecanismes au foyer des tremblements de Terre les plus r´ecents sont aussi
affich´es.
USGS National Earthquake Information Center World Data Center A for
Seismology
http://earthquake.usgs.gov/regional/world/seismicity/
USGS Volcano hazards program
http://volcanoes.usgs.gov/
Pr´esente l’´etat de l’activit´e volcanique et des liens a d’autres sites.
NASA National Aeronautics and Space Administration
http://www.nasa.gov/
Le site pr´esente des images de la Terre vue de l’espace ainsi que les
programmes d’exploration plan´etaire de NASA.
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