stage en laboratoire

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License 3 STEP
Géophysique fondamentale
Institut de Physique du Globe de Paris
2009-2010
L3: UE 39U3GE36
STAGE EN LABORATOIRE
Animation didactique en Sciences de la Terre avec
le logiciel d’animation Blender3D
Rapport soutenu le mardi 11 mai 2010
par
stéphane BATANY
Tuteur de Stage
M. Giovanni OCCHIPINTI
Equipe Géophysique spatiale et planétaire
Institut de Physique du Globe de Paris
Maître de stage
M. Olivier De VIRON
Institut de Physique du Globe de paris
PARIS (75)

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SOMMAIRE
REMERCIEMENTS 3
INTRODUCTION 4
I / MECANISMES A REPRESENTER DANS L’ANIMATION 5
1. La convection 5
2. Amincissement lithosphérique 6
2. a - Le rifting passif 7
2. b - le rifting actif 7
3. Formation du graben 8
3. a - Modèle de Lister 1989 8
3. b - Modèle de Wernicke 1985 9
4. Fusion partielle et création d’une chambre magmatique 9
5. La lithosphère océanique 10
II / MISE EN FORME 3D 12
1. Représentation de la convection : impératifs techniques et pédagogiques 12
2. La fusion partielle 13
3. La lithosphère continentale homogène 13
4. Le graben le plus représentatif 13
5. La subduction : pas encore bien connue 14
CONCLUSION 15
BIBLIOGRAPHIE 16
ANNEXE 1 17
ANNEXE 2 18
ANNEXE 3 19

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Remerciements
Je tiens à remercier M Édouard KAMINSKI, directeur de l’UFR STEP et chercheur dans
le laboratoire de dynamique des fluides géologiques à l’IPGP, pour son aide crucial en
m’ayant fourni des connaissances sur le fonctionnement dynamique interne de la Terre.
Je remercie également Mme Mathilde CANAT, chercheur au laboratoire de
géosciences marines à l’IPGP, qui m’a aidée dans la compréhension de la dynamique de
la lithosphère.
Je remercie M Javier ESCARTIN, chercheur au laboratoire de géosciences marines à
l’IPGP, pour son aide et les conseils qu’il m’a apporté.
Je remercie M Yves GAUDEMER, chercheur au laboratoire de tectonique et
mécanique de la lithosphère qui m’a apporté des renseignements précieux pour le bon
déroulement de mon projet.

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Introduction
De nos jours, la compréhension par la visualisation prend de plus en plus de place
dans l’enseignement, et en géologie la visualisation est souvent limitée par des vues 2D
des coupes de la Terre.
Il est donc intéressant de pouvoir réaliser une animation didactique d’un phénomène
géologique.
Mon stage à consister à représenter la création d’un plancher océanique ses causes et
son évolution (de la convection à la subduction) avec un logiciel d’utilisation libre :
BLENDER3D.
Quelques questions se posent :
Comment illustrer un phénomène géologique sans y insérer des indications sonores ou
écrites ?
Comment contourner quelques problèmes techniques liés à l’utilisation du logiciel et à
la complexité de certains phénomènes?
Et enfin, par quel moyen peut-on représenter un phénomène dont les scientifiques ne
connaissent pas encore tous les mécanismes ?
En effet plusieurs scientifiques ont un avis différent sur certains mécanismes
géologiques.
L’élaboration du scenario de ce film d’animation a pu mettre en évidence les lacunes
que j’avais sur le sujet illustré, et permet de se poser des questions sur les mécanismes
mis en jeu.
De plus, ce film permet d’expliquer de façon simple, comment se produit la création
d’une croûte océanique et son expansion à travers les âges.
Le travail de recherche s’est étendu uniquement dans un domaine de physique
qualitative et démonstrative, sur le comportement des roches dans le manteau
inférieur, au niveau supérieur de la croûte terrestre, ou de la lithosphère et à propos de
la convection.
Il n’a pas été nécessaire d’approfondir quantitativement sur ces sujets.
A partir des connaissances acquises ou fournies et des limites d’utilisation du logiciel
d’animation, dans quelles mesures m’était-il possible d’illustrer un mécanisme de la
dynamique géologique ?
Dans un premier temps, nous ferons l’inventaire des mécanismes et des dynamiques
impliqués dans la création d’une croûte océanique et sa disparition.
Dans un second temps, il sera question des impératifs techniques liés au logiciel et aux
questions que se posent les scientifiques.

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I / MECANISMES A REPRESENTER DANS L’ANIMATION
L’intérieur de la Terre est formé de différentes couches aux propriétés différentes
dues, en partie, à la différence de pression et de températures.
Au centre il y a le noyau, dont la graine et le noyau externe, le tout formant 17% du
volume total de la Terre. Au dessus, on trouve le manteau se divisant en deux parties ; le
manteau inférieur et le manteau supérieur, les deux formant 81% du volume de la
Terre. Et enfin, à la surface de la Terre, on trouve la croûte terrestre qui forme 2% du
volume de la Terre.
Les valeurs des rayons de chacune de ces couches sont visibles sur le schéma 1 :
Schéma 1 : les différentes couches composant la terre et leur rayon.
Les structures internes de la Terre sont en perpétuelles mouvements et jouent sur la
surface visible de la croûte.
En effet celle-ci évolue grandement sur les âges géologiques ; de l’ordre de la dizaine de
millions d’années.
La croûte terrestre se créer au niveau des dorsales et doit donc disparaître dans les
zones de subduction pour que la valeur de la surface de la Terre soit conservée. Nous
verrons par la suite les phénomènes de création de croûte au niveau des dorsales et de
subduction sont étroitement liés.
La question est de savoir ce qui provoque ces mouvements au niveau de la croûte
terrestre. La théorie de la tectonique des plaques divisent la croûte terrestre en
plusieurs plaques « flottant » sur le manteau par différence de densité. Ces plaques
glissent donc sous l’action de forces sous-jacentes ; c’est la convection.