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La tectonique des plaques et la cinématique
Partie 4
V. LES DONNÉES DU FLUX DE CHALEUR
VII. CONCLUSIONS (2 DIAPOS)
VI. LA CINÉMATIQUE
1. Cinématique fondée sur les données océaniques :
modèles pour les mouvements relatifs, de NUVEL à MORVEL (2 diapos)
2. Vérification d’un postulat important
3. La cinématique : les mouvements absolus. Le Pacifique.
4. La cinématique : les mouvements absolus. l’Atlantique sud
5. La cinématique : les mouvements absolus, le modèle de Gripp et Gordon
6. La cinématique fondée sur les données géodésiques
7. Comparaison entre les données géologiques et les données géodésiques
1. Décroissance du flux sur les flancs des dorsales
2. Correspondance Flux-Tomographie sismique (2 diapos)
En 4 parties
La tectonique des plaques et la cinématique
Partie 4
Voir chapitre 8
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Extrait du site elements-geologie.com, complémentaire du livre Éléments de géologie 15e éd. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan Martin et Marc de Rafélis, © Dunod Editeur, 2015.
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V. LES DONNÉES DU FLUX DE CHALEUR
Le flux de chaleur apporte des arguments très importants pour confirmer le renouvellement des fonds océaniques. Les mesures
sont faites dans les zones ensédimentées à l’aide de sondes thermiques (thermistances) montées sur de grands carottiers et
qui mesurent les températures à différentes profondeurs dans les sédiments océaniques. L’écart de température donne la
valeur du gradient géothermique, le flux est obtenu en multipliant cette valeur par la conductibilité thermique du milieu.
On a remarqué qu’entre 3 Ma et 100 Ma, le flux sur les flancs d’une dorsale passe de 6 HFU à 1,1 HFU par endroit. Cela prouve
que l’axe des dorsales est plus chaud et que la lithosphère se refroidit en vieillissant : ceci n’est possible que si du manteau
chaud remonte verticalement puis s’étale horizontalement. C’est bien le processus de l’expansion océanique.
S’il n’y avait pas d’accrétion océanique, le flux géothermique sous les océans ne montrerait JAMAIS une telle
décroissance symétrique à partir de l’axe de la dorsale.
1. Décroissance du flux sur les flancs des dorsales
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La répartition des valeurs du flux nous enseigne donc que l’axe des dorsales est le siège de la remonté de matériel mantélique
chaud. De façon totalement indépendante, la tomographie sismique nous montre que les océans sont le siège d’anomalies
négatives de vitesse sismique, centrées sous les dorsales, qui s’expliquent par la présence d’un matériel mantélique
anormalement chaud sous l’axe.
2. Correspondance Flux-Tomographie sismique
Tomographie sismique en ondes S
Pour z = 100 km, la distribution des anomalies de température
est en total accord avec les processus de la tectonique des
plaques. Les dorsales se situent au-dessus des zones les
plus chaudes du manteau. Les anomalies sont larges pour les
dorsales rapides et plus réduites pour les dorsales lentes (voir
chapitre 21) en relation avec les vitesses d’ouverture.
Flux géothermique
D’après Shapiro et Ritzwoller, EPSL, 2004
V. LES DONNÉES DU FLUX DE CHALEUR
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Les cartes simplifiées ci-dessous résument les coïncidences entre les données de flux et de tomographie. Rappelons que ces
données sont totalement indépendantes.
2. Correspondance Flux-Tomographie (suite)
V. LES DONNÉES DU FLUX DE CHALEUR
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VI. LA CINÉMATIQUE
La cinématique classique décrit les mouvements des plaques lithosphériques essentiellement grâce aux données paléomagnétiques.
On peut définir la cinématique finie qui concerne le mouvement des plaques dans le passé et la cinématique instantanée qui
concerne le mouvement actuel des plaques (infinitésimal).
La cinématique instantanée, fondée sur les données océaniques, s’appuie en fait sur des données magnétiques qui remontent légèrement
dans le passé, jusqu’au chron 2A (voir la partie 3).
Les cinématiciens ont établi des modèles de déplacement des plaques à l’aide de formulations mathématiques prenant en compte des
contraintes d’ordre varié : les vitesses d’ouverture aux dorsales connues par les anomalies magnétiques, les orientations des zones de
fracture, les vecteurs glissement des séismes de subduction, etc… Les données ne sont donc pas homogènes : on mélange des
moyennes sur plusieurs Ma d’un côté, et de véritables instantanés de mouvements sismiques que sont les vecteurs glissement, de l’autre.
Le premier modèle de Le Pichon en 1968 avait 6 plaques, on a ensuite beaucoup utilisé le modèle à 11 plaques de Minster et Jordan,
publié en 1978, puis à partir de 1990, le modèle NUVEL 1 par DeMets et coll., avant que ne soit publié le modèle MORVEL à 25 plaques.
1. Cinématique fondée sur les données océaniques : modèles pour les mouvements relatifs, de NUVEL à MORVEL
Le modèle NUVEL 1 modélise 12 plaques dont les mouvements sont
contraints de la façon suivante :
Frontières divergentes : vitesses d’expansion à partir de l’anomalie 2A sur
277 points répartis sur 16 frontières de type dorsale.
Frontières en coulissage : détermination du pôle relatif de rotation entre 2
plaques par l’intersection des grands cercles perpendiculaires aux traces
actives des failles transformantes.
Frontières convergentes : les vecteurs glissement de 724 séismes majeurs
ont été compilés.
Si l’on considère n plaques sur le globe, l’une étant supposée fixe, il y a 3x (n
– 1) composantes de vitesse de rotation à déterminer, 33 inconnues si le
système a 12 plaques. Chaque observation d’azimut ou de vitesse fait l’objet
d’une équation, soit 1122 équations dans le cas de NUVEL 1.
La figure ci-contre est le « géohèdre », c’est à dire l’ensemble des relations à
travers les frontières des plaques utilisées pour le modèle. Certaines
frontières n’ont pas été utilisées car il n’existe pas ou peu de données fiables.
D’après Ph. Huchon, dans La convergence Lithosphérique, Vuibert,
SGF, 2005. Note : en 1994, les auteurs de NUVEL proposent une légère révision du
modèle 1, le modèle NUVEL 1A, en raison d’un recalage de l’anomalie 2A.
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