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THÈME1-B. La tectonique des
plaques : histoire d’un modèle.
TRAVAIL à FAIRE :
RÉALISER UNE FRISE HISTORIQUE
Les travaux de Gaston BACHELARD sur
l’histoire des sciences soulignent que la
marche des idées ne s’effectue pas de
manière régulière et ininterrompue.
Ce n’est pas une simple accumulation
de découvertes et d’inventions qui
s’additionnent progressivement, mais
une aventure faite de perpétuelles
ruptures.
Une double préoccupation
 Comprendre la marche des
idées.
 Enrichir le premier modèle
de structure du globe établi
au collège.
La naissance de l’idée
Les premières cartes géographiques mondiales
1507 Martin WALDSEEMÜLLER
cartographe allemand
Dès 1596 le cartographe hollandais Abraham ORTELIUS
- remarque le parallélisme frappant entre le tracé des
côtes atlantiques africaines et sud-américaines et
- évoque l’idée d’une séparation via des tremblements
de terre et des inondations.
Une inspiration religieuse
De la Renaissance jusqu’au début du
XXème siècle, plusieurs auteurs
expliquent le rassemblement des
continents, suggéré par le dessin
particulier des côtes sur les deux
rives de l'Atlantique, par le livre de la
Genèse qui évoque, au moment de la
création du monde, la formation à la
surface de la Terre de deux unités
distinctes : les eaux et le continent
« que les eaux qui sont sous le ciel
s’amassent en un seul et que le
continent apparaisse »
1912
Les intuitions d’Alfred WEGENER
concernant la dérive des continents :
une première phase centripète dans la
marche des idées
Si le météorologue
allemand Alfred
Wegener ne fut pas le
premier à proposer un
déplacement
des continents au
cours du temps, il fut
le premier à chercher
à regrouper tous les
arguments en faveur
de cette théorie de la
dérive des continents .
la distribution bimodale des altitudes
+100 m
- 4 500 m
s'oppose à la théorie de contraction thermique de la Terre
de Edouard Suess pour expliquer les reliefs.
1858 Antonio Snider-Pellegrini ,
géographe français
1860 Edouard Suess,
géologue autrichien
!
Au même moment (1914)
Beno Gutenberg
Harold Jeffreys
Inge Lehmann
proposent un modèle de structure du globe dont
on peut dire, dans l’ensemble , qu’il reste
aujourd’hui pratiquement inaltéré.
L’étude de la propagation des ondes sismiques
révèle, qu’en dehors d’un noyau externe liquide, la
totalité du globe terrestre est solide.
Concept
SIAL-SIMA
Au nom d’une rigueur scientifique sans faille,
envisager alors qu’un milieu solide puisse se
comporter comme un liquide est un non-sens
physique.
La théorie de la
dérive des
continents est
rejetée par
l’ensemble de la
communauté
scientifique de
l’époque.
Aucune hypothèse alternative n’étant formulée, une
phase centrifuge dans la marche des idées s’instaure.
L’élaboration d’une cartographie géologique du
monde absorbe alors 9/10e du potentiel
intellectuel et financier des géologues du monde
entier.
L’esprit cartographique à des échelles de plus en
plus régionales tourne le dos à toute vision
globale : le détail appelle le détail ; le moyen est
devenu une fin en soi...
Le rôle de la Seconde Guerre Mondiale dans la naissance
de la tectonique des plaques a été primordial.
Marie Tharp Bruce Heezen
Maurice Ewing
mettent en évidence la topographie des fonds
océaniques (1956) par échosondage.
De la chaleur est libérée par
la désintégration des
éléments radioactifs
découverte par Marie CURIE
au début du XXe siècle.
Les mesures de flux thermique
océanique à l’aide d’un appareil
inventé par Edward BULLARD et
débutées en 1954 révèleront de
fortes anomalies positives à
l’axe des dorsales.
Une mise en relation explicative des deux faits :
 bathymétrie des océans avec existence de
dorsales et de fosses océaniques
 anomalies dans les valeurs du flux océanique
thermique à leur niveau.
est établie par Harry Hammond HESS en 1960
H.H. HESS ne fait que réactiver l'idée de l’écossais Arthur
HOLMES, émise dès 1929 que l'intérieur de la Terre soit
un milieu convectif.
HOLMES
1945
Ceci est le schéma original de Holmes. (A) Holmes propose que l'existence de courants de
convection dans le manteau, sous un grand bloc continental (comme la Pangée, par
exemple), crée dans la croûte continentale des forces de tension. Ces forces de tension vont
contribuer à fracturer la croûte continentale, avec, dans les fractures ouvertes, des venues
de magma provenant du manteau. (B) La cristallisation de ce magma va créer de la croûte
océanique composée de basalte. Toujours sous l'influence de la convection, la nouvelle
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croûte océanique va elle aussi se fracturer et être infiltrée par le magma
1961
Robert DIETZ introduit le concept d’expansion des fonds océaniques.
H.H. HESS et R. DIETZ remobilisent l’idée d’une dérive
des continents de Wegener sans obtenir comme lui
l’adhésion de la communauté scientifique.
Le paléomagnétisme des roches
1952
Patrick BLACKETT met
au point un instrument
pour mesurer le champ
magnétique.
1959
Avec son assistant Keith RUNCORN et Ted IRVING, ils
déterminent la direction des paléopôles de roches d’âges
différents et sur différents continents.
Ils remobilisent l’idée d’une
dérive des continents de
Wegener sans obtenir eux
aussi l’adhésion de la
communauté scientifique.
Deuxième phase centripète dans la marche des
idées.
Le fait décisif : les mesures du magnétisme au niveau des
océans aboutissent à la découverte sur le plancher
océanique de bandes d’anomalies magnétiques
symétriques par rapport à l’axe des dorsales.
Une mise en relation explicative irréfutable
1963
Lawrence MORLEY
Bernard BRUHNES
découvre en 1901
l’existence
d’inversions du
pôle magnétique.
L’idée d’expansion
des fonds
océaniques.
Drummond MATTHEWS – Fred VINE
Désormais l’ensemble des recherches est
axé à renforcer cette idée mobiliste et
s’inscrit dans une étape de conséquences
vérifiables
Si cela est vrai, alors…
* Il doit exister une zone de découplage .
L’analyse des enregistrements avec des ordinateurs de plus en plus
performants de la propagation des ondes de surface (Rayleigh et Love) par
Don ANDERSON, élève de Béno GUTENBERG qui en avait subodoré l’existence
dès 1926.
Inge LEHMANN place cette zone la LVZ entre 135 et 200 km de profondeur.
L’interprétation de la répartition des foyers
sismiques au niveau des fosses océaniques.
Kiyoo WADATI 1930
Hugo BENIOFF 1955
Ils définissent les notions de
lithosphère et
d’asthénosphère et montrent
qu’au niveau des fosses
océaniques la lithosphère
s’enfonce dans le manteau.
L’interprétation de la répartition des foyers sismiques au niveau
des dorsales océaniques et des failles transformantes.
Tuzo WILSON
Tuzo WILSON
Fred VINE
Lynn SYKES
La surface du globe est constituée de calottes sphériques rigides
appelées plaques dont les mouvements latéraux peuvent être
décrits par les règles mathématiques, définies par L. EULER.
Jason MORGAN
tectoglob
Xavier LE PICHON
Les failles transformantes sont situées sur des petits
cercles concentriques dont le centre n'est pas le
Dan Mc KENZIE centre du globe mais celui de l'axe de rotation de la
plaque (pôle eulérien, 1967)
1968, le terme de tectonique des plaques est défini dans
une synthèse contribuant à établir une logique entre les
faits géophysiques (magnétisme et sismologie) sur des
bases mathématiques (géométrie eulérienne) par :
Bryan ISACKS
Jack OLIVER
Lynn SYKES
Le modèle devient un fait vérifiable par
mesures directes
Programmes de forages sous-marins
J.O.I.D.E.S (274 forages de 1968 à 1973)
Mesures à l’aide du Global Positioning System
Le GPS fonctionne grâce au calcul de la distance qui sépare un
récepteur GPS et plusieurs satellites (une constellation de 31 satellites
Navstar)
Désormais le modèle s’enrichit des faits qui ne
s’intègrent pas à priori avec le modèle initial.
40Ma
40Ma
40Ma
Volcanisme intraplaque et points chauds (W J MORGAN 1972
) : localisation de quatre volcans actuellement actifs et de
quatre alignements de guyots et d’îlots volcaniques éteints.
Programme de Quatrième
Un modèle en théorie déjà connu!
• La partie externe de la Terre est formée de plaques
lithosphériques rigides reposant sur l'asthénosphère qui
l’est moins.
• La répartition des séismes et des manifestations
volcaniques permet de délimiter une douzaine de plaques.
• Les plaques sont mobiles les unes par rapport aux autres
et leurs mouvements transforment la surface du globe.
• À raison de quelques centimètres par an, les plaques
s’écartent et se forment dans l'axe des dorsales.
• Elles se rapprochent et s'enfouissent au niveau des fosses
océaniques.
• La collision des continents engendre des déformations et
aboutit à la formation de chaînes de montagnes.
La partie externe de la Terre est formée de plaques lithosphériques
rigides reposant sur l'asthénosphère qui l’est moins.
Plaque 1
Plaque 2
La répartition des séismes et des manifestations volcaniques
permet de délimiter une douzaine de plaques lithosphériques.
Lithosphère
découpée en
plaques
Plaques
Répartition
des Volcans
Réseau
notionnel
simplifié du
Programme de
4ème
Délimitation
Lithosphère
Asthénosphère
Répartition
des Séismes
Mouvements et conséquences
Accrétion
au niveau
des
dorsales
Subduction
au niveau
des fosses
océaniques
Collision au niveau
des chaînes de
montagnes
Tectonique globale