geol cours 4
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Chapitre 2 : de nouveaux arguments relance la théorie de la dérive des continents Après la guerre avec les progrès technologiques réalisés par l’industrie militaire, dans les années 1950 – 1960, de nouvelles données océanographiques et sismiques vont relancer l’hypothèse d’une mobilité́ des continents. I/ Des observations Océanographiques 1. La topographie des fonds océaniques. (& page 134/135) Maurice Ewing Marie Tharp Bruce Heezen Ces chercheurs mettent en évidence la topographie des fonds océaniques (1956) par échosondage Les campagnes océanographiques des années 50 ont permis la mise en évidence de montagnes sous la mer sur plus de 50 000 km, de plaines abyssales à ± -4000m de profondeur, des fosses qui peuvent atteindre – 10 000 m de profondeur (fosse des Mariannes)… Coupes de l’océan atlantique et pacifique Eléments de reliefs : 1 plateau continental 2 talus continental 3 plaines abyssales 5 reliefs sous-marins 6 dorsale avec dans l’axe, un… 4…rift (fossé d‘effondrement) 7 arc d’îles volcaniques 8 fosse 9 cordillères (chaîne de montagnes volcaniques) Les dorsales sont des chaînes de montagnes volcaniques sous-marines, elles parcourent le fond de tous les océans. Dans l’axe de la dorsale, un fossé d’effondrement : le rift, bordé de gradins, au niveau desquels on observe des émissions volcaniques La dorsale est découpée par des failles transformantes (coulissantes) qui décalent l’axe de la dorsale (siège de nombreux séismes) Les fosses sont observables en bordure de certains continents, elles sont le siège d’une intense activité sismique (bordure du pacifique) La transition croûte océanique/continentale, est sans activité volcanique ou sismique, type avec activité volcanique et sismique et présence Atlantique Sud : marge passive de fosses, type Pacifique : marge active La transition Continent-Océan se déroule sans activités géologiques notoires. Nous étudierons ces marges en détail, plus tard. La transition Continent- océan correspond à la confrontation de 2 lithosphères convergentes. Ainsi les fonds océaniques présentent des reliefs caractéristiques qui témoignent d’une intense activité tectonique. Mais quelle est leur origine ? 2. Des variations du flux thermique (& page 134/135) Depuis le début du siècle on a découvert l’énergie libérée par les désintégrations radioactives et l’existence d’un gradient géothermique : plus on s’enfonce dans les profondeurs de la terre plus la T° augmente : de ± 3° tous les 100m On fait alors l’hypothèse que cette chaleur trouve son origine dans les désintégrations radioactives qui se déroule dans le noyau (selon Holmes) Les mesures de flux thermique océanique, à l’aide d’un appareil inventé par Edward Bullard, débutées en 1954, révèleront des anomalies thermiques localisées de façon spécifique sur certains reliefs. Le flux thermique correspond à la dissipation de la chaleur du globe par unité de surface : il est en moyenne de 60mW/ m2 On observe des variations horizontales de ce flux Les#mesures#de#flux#thermique# océanique#à#l’aide#d’un#appareil# inventé#par#Edward#BULLARD#et# débutées#en#1954#révèleront#de# fortes#anomalies#posi3ves#à# l’axe#des#dorsales.# Maximum : au niveau des dorsales on observe des anomalies positives, le flux est plus élevé que la moyenne Minimum : au niveau des continents et des fosses océaniques on observe des anomalies négatives, le flux est moins élevé que la moyenne. On interprète ces variations notamment au niveau des dorsales par des remontées de matériel chaud. En profondeur : les apports de la tomographie sismique : L’étude de la propagation des ondes sismiques a permis d’établir l’origine des variations des vitesses de propagation. La vitesse des ondes varie par rapport à une valeur attendue en fonction de l’état des matériaux, leur densité, leur température : Ø Anomalie de vitesse négative (ralentissement) correspondent à la traversée d’un matériel plus chaud, moins dense (anomalie thermique positive) Ø Anomalie de vitesse positive (accélération) correspondent à la traversée d’un matériel plus froid, plus dense (anomalie thermique négative) NB : Soyez toujours attentifs aux légendes des documents !!! Grâce à cet outil on peut vérifier les variations du flux thermique en profondeur et tester l’hypothèse de remontées magmatiques au niveau des dorsales : Coupe des océans Pacifique et Atlantique Continent Dorsale Continent Fosse, Anomalies en profondeur Légendes : Rouge = anomalies thermiques positives (plus chaud, vitesse inférieure) Bleu = anomalies thermiques négatives (plus froid, vitesse supérieure) l = séismes Les dorsales sont le siège d’anomalies thermiques positives qui trouvent leur origine en profondeur : on note la présence de matériel chaud, sous la dorsale jusqu’à 200 Km de profondeur. (à Matériel chaud, moins dense, remontée ?) Elles sont associées à des séismes superficiels. Les fosses sont le siège d’anomalies thermiques négatives qui se prolongent en profondeur dans le manteau : on voit du matériel froid jusqu’à plus de 1000 Km de profondeur. (à Matériel froid, plus dense, plongement ?) Elles sont associées à des séismes profonds jusqu’à 700 Km de profondeur 3. Un phénomène de convection dans le manteau (& page 134/135) Déjà évoquée par Holmes en 1930, cette hypothèse est réactivée notamment par Hess (militaire pendant la guerre et géologue) qui a réalisé de nombreux relevés topographiques et s’interroge sur l’origine des reliefs sous marins : en 1962, il propose, avec Dietz une hypothèse synthétisant les différents arguments collectés : la théorie du tapis roulant océanique (« sea floor spreading ») Hess Dietz Au niveau des dorsales, des mouvements ascendants du manteau mettent en place des remontées magmatiques qui fracturent le plancher océanique et provoquent des émissions volcaniques donnant des basaltes en surface et des gabbros en profondeur. A chaque éruption un nouveau matériel océanique est produit et injecté au niveau de la dorsale repoussant le précédent latéralement. Plus il s’éloigne de la dorsale, plus le plancher océanique se recouvre de sédiments, qui s’accumulent et deviennent de plus en plus épais. Les fosses correspondent au plongement d’un matériel froid et dense (plancher océanique ancien) qui s’enfonce dans le manteau. II/les apports du paléomagnétisme (& page 136/137 ; TP3 partie 4) 1. Le champ magnétique terrestre Ø Doc. 1 page 136 : la terre possède un champs magnétique semblable à celui crée par un dipôle placé au centre de la terre. Le champ magnétique terrestre est la conséquence d'écoulements de matière ionisée (courants électriques) dans le noyau externe liquide. Valeur et orientation du champ magnétique sont caractéristiques d’un point géographique donc son intensité et son orientation signe un positionnement géographique. 2. La mémoire magnétique des roches a b c Certaines roches comme les basaltes peuvent enregistrer le champ magnétique grâce à certains de leurs minéraux (magnétite Fe3O4) : ¡, qui s’orientent dans le champ magnétique lors du refroidissement de la roche, lorsqu’une température seuil est atteinte (575°C pour FE304) (= T° de curie) Lorsqu’une lave atteint la surface, elle se refroidie et enregistre le champ magnétique, donc son positionnement géographique. 3. Des observations étonnantes : 250Ma A du N Observations : Pour 2 périodes différentes, les roches européennes indiquent une position différente pour le pôle sud magnétique. Afrique 5Ma Australie Pour des roches d’origine géographique différente, à une même date le pôle indiqué est différent Hypothèses : Doc5 : on peut supposer que le pôle s’est déplacé ou que le continent s’est déplacé, mais… Doc 6 : si à une même date les roches des différents continents indiquent une position différente, alors c’est bien que ce sont les continents qui se sont déplacés Si on reconstitue la trajectoire des enregistrements et qu’on les superpose, on reconstitue un supercontinent : la Pangée, qui correspond à l’hypothèse de Wegener : Europe / Amérique du Nord En superposant les 2 trajectoires, on « referme » l’Atlantique Nord Afrique / Amérique du Sud En superposant les 2 trajectoires on « referme » l’Atlantique Sud Reconstitution à partir des trajectoires de différents continents La Pangée de Wegener : d’autres arguments vont venir consolider l’hypothèse.
