sciences de la terre

SCIENCES DE LA TERRE
MAQUETTE TECTONIQUE DES PLAQUES Réf. 507011
Grâce à cette maquette animée, vous pouvez simuler et expliquer l’ensemble des phénomènes liés à la
tectonique des plaques : rifting, dorsale, accrétion, âge et symétrie des planchers océaniques, inversions
magnétiques, naissance et disparition d’un océan, dérive des continents, preuves géologiques et paléontologiques
de cette dérive, failles transformantes, marges continentales stables ou actives, subduction océan/continent,
subduction océan/océan, collision, obduction et fonctionnement d’un point chaud.
Cette maquette a été créée muette avec des légendes sous forme de lettres et de numéros de façon à
pouvoir travailler avec les élèves, leur faire découvrir les éléments en présence et les phénomènes en action. Ils
peuvent être amenés à répondre à des questions du type :
• légender les éléments et les zones,
• donner leurs caractéristiques,
• décrire les phénomènes en action,
• associer des lieux réels actuels correspondant aux phénomènes simulés sur la maquette,
• schématiser le modèle analogique,
• dater l’époque du début du rifting...
PREPARATION DE LA MAQUETTE
1. Enfiler le fond océanique, plié suivant chaque axe de symétrie (face imprimée à l’intérieur du pli), dans les
fentes correspondant aux zones d’accrétion.
2. Glisser de part et d’autre les fonds océaniques latéraux dans les fentes latérales correspondant aux zones de
subduction.
3. Venir mettre en butée, au centre, les continents B et C de façon à ce qu’ils n’en fassent qu’un seul.
4. Clipser le couvercle transparent.
La manipulation est alors prête :
Il ne reste plus qu’à tirer lentement de chaque côté, de façon régulière et symétrique, pour assister au
fonctionnement de la tectonique des plaques.
LES COULEURS
Certaines couleurs représentent des natures de roches, alors que d’autres représentent des périodes
(comme sur une carte géologique classique).
Natures de roches
Couleur brune : Continents - repères A, B, C.
Croûte continentale
Masse volumique voisine de 2600 à 2700 kg/m3
Nature : granite, gneiss...
Couleur rose :
Planchers océaniques - repères D, E, F.
Croûte océanique
Masse volumique voisine de 3000 kg/m3
Nature principalement basaltique
Couleur sable (visible seulement sur le côté de la maquette) : Manteau
Densité voisine de 3200 kg/m3
Péridotites
Périodes
Bleu :
Jurassique supérieur
Vert foncé :
Crétacé inférieur
Vert clair :
Crétacé supérieur
Orange :
Paléogène
Jaune :
Néogène
Beige :
Quaternaire
IMPORTANT ! ! !
Noter que les couleurs correspondant à des périodes indiquent à la fois l’âge de la formation des basaltes
océaniques et l’âge de la première couche de sédiments déposés par dessus. Dans la réalité, celle-ci est
généralement recouverte des strates plus récentes, d’autant plus nombreuses que le fond est plus ancien, non
représentées ici.
LES INVERSIONS MAGNETIQUES
Echelle chrono-stratigraphique des anomalies magnétiques.
Bandes noires : anomalies positives, périodes de champ normal
Bandes blanches : anomalies négatives, périodes de champ inverse
On considère comme « normal » le champ magnétique de même polarité que le champ actuel, et comme
« inverse » le champ magnétique dont le pôle Nord magnétique se situait au pôle Sud géographique.
On constate que ces champs varient assez fréquemment et que l’inversion se fait très rapidement.
Pendant deux périodes, au Jurassique supérieur et au Crétacé moyen, le champ est resté normal et stable pendant
longtemps (27 millions d’années au Crétacé moyen).
Le champ magnétique étant mémorisé par les roches volcaniques au moment de leur refroidissement, les
dispositions en bandes parallèles et symétriques de part et d’autre de la dorsale constituent une preuve de
l’expansion océanique au niveau de celle-ci : ces deux bandes symétriques n’en faisaient qu’une au moment de leur
naissance dans l’axe de la dorsale.
COMMENTAIRES
Les lettres représentent des éléments tectoniques : continents et planchers océaniques.
Les nombres indiquent les zones où se passent les phénomènes.
Eléments A, B et C
• Continents
• Croûte continentale principalement composée de granite et de gneiss
•
Masse volumique moyenne 2600 à 2700 kg/m3
• Les continents sont présentés en surépaisseur pour correspondre au mieux à la réalité et permettre de visualiser
le phénomène de collision quand ils entrent en contact.
Eléments B et C
• Ces deux continents forment un continent unique au départ de la manipulation, puis ils vont progressivement se
disloquer par rifting, faille transformante et ouverture océanique.
• En fin de manipulation, les continents B et C entrent en collision avec les plaques situées de part et d’autre
(continent A et plancher océanique F) :
Entre A et B, convergence + collision continentale
Entre C et F, convergence + éventuellement obduction (chevauchement du continent par des éléments de
croûte océanique).
Eléments D, E et F
Planchers océaniques de nature principalement basaltique et de masse volumique moyenne
3000 kg/m3
Ces planchers océaniques sont antérieurs au Jurassique supérieur, époque supposée du début de la manipulation. Ils
sont recouverts de sédiments, non représentés.
Les planchers D et E vont progressivement disparaître par subduction pendant la manipulation, alors que le
plancher F ne disparaît pas (Cette situation n’existe plus en réalité à la surface de la terre : tous les planchers
existant avant le Jurassique ont aujourd’hui disparu par subduction)
Eléments G et H
Planchers océaniques en cours de formation (donc non visibles en début de manipulation).
Au fur et à mesure que l’on fait fonctionner la maquette en tirant latéralement et symétriquement, on voit se former
un océan et les planchers correspondants. On voit apparaître les anomalies magnétiques et les zones colorées qui
représentent les âges des planchers (les âges sont inscrits en millions d’années).
Zones 1 et 7 :
zones de subduction
Zone 1
Subduction plaque océanique/plaque continentale.
Dans ce cas, c’est pratiquement toujours la plaque océanique qui plonge sous la plaque continentale à la vitesse de
quelques centimètres par an.
La zone de subduction est marquée par des fosses marines profondes.
La subduction provoque :
n séismes
n volcanisme
n formation de reliefs montagneux (chaîne de subduction)
La zone 1 est une marge continentale active.
Correspondance actuelle : la côte Ouest de l’Amérique du Sud, ou la côte Sud de l’Indonésie.
En fin d’animation, la zone 1 change d’activité. Les continents A et B entrent en collision, faisant naître une chaîne
de collision.
Correspondance actuelle : Alpes, Himalaya.
En réalité, dans un scénario de collision, les bords des continents s’écaillent, se chevauchent en partie et quelques
éléments subductent, créant à la fois des reliefs et des racines correspondant aux chaînes de montagnes.
Zone 2
Marge continentale passive, tectoniquement calme.
Cependant ces zones calmes deviennent des zones de collision en fin de manipulation.
Correspondance actuelle : Les rivages Est et Ouest de l’océan Atlantique.
L’Afrique du Nord est une marge continentale qui va entrer en collision avec le Sud du continent européen au
niveau de la Grèce.
Zone 3
Comme la zone 2, la zone 3 est une marge continentale passive.
Cependant, en fin d’animation, elle va évoluer de façon différente : le continent C entre en collision avec la plaque
océanique F.
C’est dans ce cas de figure que peut se passer le phénomène d’obduction avec chevauchement d’éléments de
plaque océanique au-dessus de la plaque continentale.
Correspondance actuelle : obduction du plancher océanique sur la Nouvelle Guinée, sur la Nouvelle Calédonie ou
sur la plaque arabique au niveau d’Oman.
Zone 4
Zone d’accrétion
Son activité commence par des distensions intracontinentales qui provoquent un amincissement de la croûte et la
formation d’un rift avec les premiers épanchements volcaniques.
Correspondance actuelle : Rift Valley de l’Est africain,
effondrement du rift alsacien à l’Oligocène.
Puis l’ensemble continue de s’écarter et de s’affaisser. Le plancher océanique se forme et les eaux marines
envahissent le domaine : un océan se forme.
Correspondance actuelle : la Mer Rouge
Enfin l’océan s’ouvre sur une grande largeur avec le fonctionnement de la dorsale médio océanique à une vitesse
qui varie de 1 à 18 cm/an
Correspondance actuelle : 60000 km de dorsales médio océaniques
Zone 5
Faille transformante
à déplacement par coulissage latéral d’une plaque par rapport à une autre. Le long de la faille, les morceaux de
plaque sont décalés et mettent en contact des terrains d’âges et de natures différents.
Correspondance actuelle : Faille de San Andréa en Californie, faille d’Aqaba et vallée du Jourdain, failles
transformantes des fonds océaniques comme la faille des Açores-Gibraltar.
Zone 6
Zone de bordure de rift
Elle évolue peu à peu en marge passive au fur et à mesure de l’ouverture océanique.
Correspondance actuelle : rives de la Mer Rouge, puis rivages de l’Atlantique.
Zone 7
Zone de subduction plaque océanique/plaque océanique
En général, c’est la plaque océanique la plus ancienne (car plus épaisse et plus dense) qui plonge sous l’autre. Cette
zone est marquée par des séismes et la présence d’un chapelet d’îles volcaniques alignées (arc volcanique).
Correspondance actuelle : Arc insulaire des Antilles entre la plaque Caraïbe et la plaque atlantique (Nord
Américaine), arcs insulaires du Pacifique comme les îles Vanuatu, les îles Fidji, îles Touga-Kermadec ou les
Mariannes.
En fin d’animation, la subduction cesse et peut être remplacée par le phénomène d’obduction qui finit aussi par se
stopper de lui même. Son fonctionnement n’est pas mis en évidence par cette maquette, mais peut être évoqué et
expliqué.
Zone 8
Point chaud
Il s’agit d’un panache de chaleur et de matière issu probablement du noyau qui provoque un volcanisme ponctuel à
la surface. Le fonctionnement intermittent du point chaud, cumulé avec le déplacement de la plaque, fait naître un
chapelet de localisations volcaniques dont seule la dernière, à l’aplomb du point chaud, peut être en activité.
La maquette permet d’expliquer le phénomène en observant à la fois ce qui est dessiné de profil et ce qui
se passe en déplaçant la plaque.
Le point chaud est fixe : c’est pour cela qu’il est dessiné sur le couvercle transparent de la maquette.
Les roches volcaniques que le point chaud fait naître ne sont marquées que pour la première phase d’activité ;
sinon cela obligerait de les dessiner avant même qu’elles n’existent (on les verrait apparaître dans la dorsale !) ce
qui n’est pas cohérent.
8’ correspond aux épanchements volcaniques liés à la première période d’activité du point chaud 8.
Correspondance actuelle : Monts de l’Empereur issus et alignés sur Hawaii, îles de la Ligne et des Tuamotu, îles
Marshall, Gilbert et Australes dans le Pacifique, Trapps du Deccan dûs au passage de l’Inde à l’aplomb du point
chaud qui crée aujourd’hui l’île de la Réunion.
Zone 9
Craton granitique fragmenté par la dislocation du continent primitif.
Zone 10
Epanchement volcanique fragmenté par la dislocation du continent primitif.
Zone 11
Zone de répartition de fossiles fragmentée par la dislocation du continent primitif.
Exemple : flore à Glossopteris du Gondwana.
Retour de la maquette à l’état initial :
En fin de manipulation, retourner la maquette, et tirer sur les plis intérieurs de la bande mobile jusqu'à
ramener en contact les éléments B et C.