Chapitre 5 : tectonique des plaques

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  • Harry Hess (1906-1969) in his Navy uniform as Captain of the assault transport Cape Johnson during World War II. After the war, he remained active in the Naval Reserve, reaching the rank of Rear Admiral. (Photograph courtesy of Department of Geological and Geophysical Sciences, Princeton University.)
    Harry Hammond Hess, a professor of geology at Princeton University, was very influential in setting the stage for the emerging plate-tectonics theory in the early 1960s. He believed in many of the observations Wegener used in defending his theory of continental drift, but he had very different views about large-scale movements of the Earth.Even while serving in the U.S. Navy during World War II, Hess was keenly interested in the geology of the ocean basins. In between taking part in the fighting in the Marianas, Leyte, Linguayan, and Iwo Jima, Hess -- with the cooperation of his crew -- was able to conduct echo-sounding surveys in the Pacific while cruising from one battle to the next. Building on the work of English geologist Arthur Holmes in the 1930s, Hess' research ultimately resulted in a ground-breaking hypothesis that later would be called seafloor spreading. In 1959, he informally presented this hypothesis in a manuscript that was widely circulated. Hess, like Wegener, ran into resistance because little ocean-floor data existed for testing his ideas. In 1962, these ideas were published in a paper titled "History of Ocean Basins," which was one of the most important contributions in the development of plate tectonics. In this classic paper, Hess outlined the basics of how seafloor spreading works: molten rock (magma) oozes up from the Earth's interior along the mid-oceanic ridges, creating new seafloor that spreads away from the active ridge crest and, eventually, sinks into the deep oceanic trenches.Hess' concept of a mobile seafloor explained several very puzzling geologic questions. If the oceans have existed for at least 4 billion years, as most geologists believed, why is there so little sediment deposited on the ocean floor? Hess reasoned that the sediment has been accumulating for about 300 million years at most. This interval is approximately the time needed for the ocean floor to move from the ridge crest to the trenches, where oceanic crust descends into the trench and is destroyed. Meanwhile, magma is continually rising along the mid-oceanic ridges, where the "recycling" process is completed by the creation of new oceanic crust. This recycling of the seafloor also explained why the oldest fossils found on the seafloor are no more than about 180 million years old. In contrast, marine fossils in rock strata on land -- some of which are found high in the Himalayas, over 8,500 m above sea level -- can be considerably older. Most important, however, Hess' ideas also resolved a question that plagued Wegener's theory of continental drift: how do the continents move? Wegener had a vague notion that the continents must simply "plow" through the ocean floor, which his critics rightly argued was physically impossible. With seafloor spreading, the continents did not have to push through the ocean floor but were carried along as the ocean floor spread from the ridges.In 1962, Hess was well aware that solid evidence was still lacking to test his hypothesis and to convince a more receptive but still skeptical scientific community. But the Vine-Matthews explanation of magnetic striping of the seafloor a year later and additional oceanic exploration during subsequent years ultimately provided the arguments to confirm Hess' model of seafloor spreading. The theory was strengthened further when dating studies showed that the seafloor becomes older with distance away from the ridge crests. Finally, improved seismic data confirmed that oceanic crust was indeed sinking into the trenches, fully proving Hess' hypothesis, which was based largely on intuitive geologic reasoning. His basic idea of seafloor spreading along mid-oceanic ridges has well withstood the test of time.Hess, who served for years as the head of Princeton's Geology Department, died in 1969. Unlike Wegener, he was able to see his seafloor-spreading hypothesis largely accepted and confirmed as knowledge of the ocean floor increased dramatically during his lifetime. Like Wegener, he was keenly interested in other sciences in addition to geology. In recognition of his enormous stature worldwide, in 1962 Hess -- best known for his geologic research -- was appointed by President John F. Kennedy to the prestigious position of Chairman of the Space Science Board of the National Academy of Sciences. Thus, in addition to being a major force in the development of plate tectonics, Hess also played a prominent role in designing the nation's space program.
    Arthur Holmes (1945).
    Holmes, professeur de géologie à l'Université d'Edimbourgh, proposa un modèle prémonitoire au concept moderne de l'étalement des fonds océaniques et de la tectonique des plaques.
    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 croûte océanique va elle aussi se fracturer et être infiltrée par le magma. Il va donc se former ainsi continuellement de la nouvelle croûte océanique, un processus qui fera en sorte que les masses continentales vont s'éloigner l'une de l'autre, comme repoussées par cette formation de nouvelle croûte océanique. Pour Holmes, la surface terrestre est un espace fini, ce qui implique que s'il y a tension dans certaines zones, il doit y avoir compression ailleurs, ou encore, s'il y a formation de nouvelle croûte terrestre par endroits, il faut qu'il y ait destruction ailleurs. Cette destruction se fait dans les zones de compression où la croûte s'enfoncera dans le manteau, donnant naissance à des fosses océaniques profondes. Les chaînes de montagnes vont se construire dans ces zones de compression.
    Ce modèle est conceptuel, car Holmes n'avait pas les données pour l'appuyer. Sa proposition se heurta à la communauté des géophysiciens, avec, en tête, Sir Harold Jeffreys, scientifique britannique omnipuissant à l'époque. "On avait démontré que l'idée de Wegener était fausse: inutile d'y revenir!" En rétrospective, le modèle de Holmes constituait l'embryon de la théorie de la tectonique des plaques, mais il faudra attendre une bonne vingtaine d'années avant qu'on rassemble les données qui viendront conforter ce modèle.
    Harry Hess (1962).
    Hess était professeur de géologie à l'Université de Princeton. Durant la Seconde Guerre mondiale, il servit dans la marine américaine et commanda un vaiseau qui croisait dans le Pacifique-Sud. Parallèlement à des missions d'ordre militaire, il levait la carte bathymétrique, ce qui l'amena à se questionner sur la signification des reliefs comme les dorsales, les fosses et les pics sous-marins. Alliant ses connaissances géologiques et ses observations, il en vint, en 1962, à proposer l'hypothèse du tapis roulant des fonds océaniques (sea floor spreading). Hesse cherchait à expliquer la topographie des fonds océaniques. Il concevait que le manteau terrestre était affecté par de larges courants de convection (voir Holmes, plus haut) et que les parties ascendantes sont la cause des dorsales médio-océaniques, alors que les parties descendantes se trouvent au niveau des grandes fosses comme au pourtour du Pacifique. Le plancher océanique se forme perpétuellement au niveau des dorsales; il dérive de part et d'autre de ces dernières et vient s'engloutir dans le manteau au niveau des fosses.
  • Les continents se déplaçaient non pas en fendant les fonds océaniques comme le supputait Wegener.
    Wegener envisage quatre forces susceptibles de jouer un rôle moteur :
    la force d’Eötvös qui est une conséquence de la théorie de l’isostasie sur une Terre aplatie et qui pousse les continents vers l’équateur,
    les forces de précession et
    les frictions des marées qui poussent les continents vers l’ouest, et
    l’attraction directe entre les continents.
    Ces forces sont excessivement faibles (la force d’Eötvös, de loin la plus importante, a une amplitude qui ne dépasse pas trois millionième de celle de la pesanteur), mais parce qu’elles agissent constamment dans la même direction et avec la même intensité, Wegener affirme qu’elles peuvent produire des déplacements importants.
  • Il faut attendre 1954 et les études sur le paléomagnétisme des roches de Keith Runcorn et de Ted Irving pour qu’elle revienne sur le devant de la scène.
    Les études paléomagnétiques montrent que la position du pôle de rotation n'est pas fixe à la surface du globe mais qu'elle a évolué au cours des temps.
    Cette migration polaire n’est pas identique lorsqu’elle est déterminée par rapport à l’un ou l’autre des continents mais les écarts sont annulés si l’on suppose un mouvement relatif entre les blocs continentaux.
    Les études paléomagnétiques apportent donc une nouvelle "preuves" des translations continentales et surtout elles permettent de reconstituer  les dérives avant les 200 derniers millions d'années. Elles  relancent pour un temps la théorie de Wegener, sans toutefois arriver à ébranler le scepticisme des opposants qui, cette fois, même en doute la qualité des mesures.
  • Arthur Holmes (1945).
    Holmes, professeur de géologie à l'Université d'Edimbourgh, proposa un modèle prémonitoire au concept moderne de l'étalement des fonds océaniques et de la tectonique des plaques.
    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 croûte océanique va elle aussi se fracturer et être infiltrée par le magma. Il va donc se former ainsi continuellement de la nouvelle croûte océanique, un processus qui fera en sorte que les masses continentales vont s'éloigner l'une de l'autre, comme repoussées par cette formation de nouvelle croûte océanique. Pour Holmes, la surface terrestre est un espace fini, ce qui implique que s'il y a tension dans certaines zones, il doit y avoir compression ailleurs, ou encore, s'il y a formation de nouvelle croûte terrestre par endroits, il faut qu'il y ait destruction ailleurs. Cette destruction se fait dans les zones de compression où la croûte s'enfoncera dans le manteau, donnant naissance à des fosses océaniques profondes. Les chaînes de montagnes vont se construire dans ces zones de compression.
    Ce modèle est conceptuel, car Holmes n'avait pas les données pour l'appuyer. Sa proposition se heurta à la communauté des géophysiciens, avec, en tête, Sir Harold Jeffreys, scientifique britannique omnipuissant à l'époque. "On avait démontré que l'idée de Wegener était fausse: inutile d'y revenir!" En rétrospective, le modèle de Holmes constituait l'embryon de la théorie de la tectonique des plaques, mais il faudra attendre une bonne vingtaine d'années avant qu'on rassemble les données qui viendront conforter ce modèle.
  • Le moteur de ces mouvements est le phénomène de convection qui se produit à l'intérieur du manteau terrestre.
    Certaines zones du manteau sont donc chaudes, et se mettent à monter vers la surface sous l'effet de la force d'Archimède (zone plus chaude donc moins dense => montée).
    Le système s'organise de telle façon que des zones "stables" apparaissent : à certains endroits, la matière monte (ce sont les dorsales), à d'autres endroits, elle redescend (ce sont les zones de subduction). En surface, la matière est simplement translaté des dorsales vers les zones de subduction.
  • L'intérieur de la Terre est composé de roches faiblement radioactives dont la désintégration produit de la chaleur.
  • La carte de la répartition des séismes établie par Beno Gutenberg et Charles Francis Richter en 1954 renforça cette idée en montrant que les séismes étaient confinés dans des régions précises correspondant aux dorsales, aux fosses, aux failles transformantes et aux chaînes montagneuses.
    Les "chocs" des plaques les unes contre les autres sont l'origine des tremblements de Terre (ou séismes). Une des conséquence très importante de ce qui précède est que ces séismes ne se produisent pas n'importe où mais uniquement le long des frontières entre les plaques.
    C'est d'ailleurs comme cela que l'on définit la notion de plaque : ce sont les zones entourées de séismes.
  • Wadati en 1930 et Benioff en 1955 avaient remarqué que les séismes profonds situés sous les fosses se localisaient suivant des plans inclinés.
  • lorsque les plaques glissent latéralement les unes contre les autres le long de failles; ce type de limites permet d'accommoder des différences de vitesses dans le déplacement des plaques les unes par rapport aux autres
  • Un mécanisme au foyer permet de déterminer quel type de faille est à l'origine du séisme, l'orientation de cette faille, ainsi que la direction de glissement des blocs sur cette faille.
    Cela permet donc de savoir la nature convergente, divergente ou coulissante du mouvement associé. On illustrera d'abord le cas théorique d'une faille décrochante telle que celle montrée sur la figure 1.1. La théorie des mécanismes au foyer utilise les informations obtenues sur le premier mouvement reçu à la station. Ainsi, la composante N-S d'un sismographe placé en A sera en dilatation alors que pour une station en B, elle sera en compression.
  • Les basaltes des fonds océaniques contiennent des minéraux magnétiques, essentiellement des oxydes de fer et de titane (titanomagnétites), qui s’aimantent dans la direction du champ magnétique au cours de la solidification de la roche.
    Les minéraux dits magnétiques possèdent une aimantation seulement en dessous d’une température dite Point de Curie. Lorsque les minéraux traversent leur Point de Curie, leur aimantation s’aligne dans la direction du champ magnétique.
    Le Point de Curie de la magnétite Fe3O4 est de 575°C.
  • En 1963, Lawrence Morley, Fred Vine et Drumond Matthews confirmèrent les idées de Hess et de Dietz en interprétant les anomalies magnétiques découvertes sur le plancher océanique comme des marqueurs de l’expansion.
    Ces bandes, parallèles à la dorsale, proviennent de l'aimantation rémanente du champ magnétique terrestre, piégé dans les roches magnétiques au moment de leur refroidissement,
    La polarité du champ terrestre s'inversant plus ou moins régulièrement au cours du temps, on obtient cette "peau de zèbre", preuve de l'expansion des fonds océaniques et donc de la tectonique des plaques.
    Des estimations de la vitesse de cette dérive des continents ont pu être produites à partir de la datation de ces bandes et de leur largeur.
    En 1961, Robert Dietz reprit les visions de Hess et introduisit l’expression « sea floor spreading » (expansion des fonds océaniques).
  • En 1967, Jason Morgan synthétisa ces différentes approches en développant la première hypothèse « plaquiste ». Il supposa que la lithosphère était découpée en une série de « blocs » parfaitement rigides, se déplaçant les uns par rapport aux autres.
  • En fait les choses sont un peu plus compliquées que cela : tout déplacement d’un bloc rigide sur la surface d'une sphère (ici la Terre) est assimilable à une rotation autour d'un axe vertical passant par un point situé quelque part sur la surface de cette même sphère. C’est le théorème d’Euler. Par conséquent, il s’agit pour décrire le mouvement d’un bloc de connaître la vitesse angulaire et les coordonnées du pôle.
  • Le mouvement d’un bloc pouvait être décrit par une simple rotation entre sa position initiale et sa position finale, rotation définie par un axe passant par le centre de la Terre (axe eulérien) et une vitesse angulaire. Les failles transformantes correspondaient à des petits cercles centrés sur l’axe eulérien. Pour determiner l’axe d’Euler du mouvement d’une plaque, il suffit d’identifier un petit cerble qui suit une faille transformante. En réalisant ce travail sur plusieurs failles transformantes, il est possible de déterminer au mieux la position du pôle d’Euler précisément.
  • La même année et indépendamment, Dan Mc Kenzie et Robert Parker développèrent des idées analogues en introduisant le terme de « plaque » et l’année suivant, Xavier Le Pichon, en fit une première application. Il divisa la surface du globe en 6 plaques lithosphériques dont il détermina les frontières à partir de l’activité tectonique et calcula les pôles de rotation de leur mouvement relatif depuis 120 millions d’années. Par la suite, ces mêmes procédés permirent par simple « fermeture » des océans de reconstruire les positions successives des continents depuis 200 millions d’années.
    En 1968, Isaks, Jack Oliver et Lynn Sykes parlèrent de « nouvelle tectonique globale » en vérifiant qu’elle était conforme aux phénomènes sismiques, et Vine et Hess introduisirent l’expression « tectonique des plaques ».
  • À l’origine Le Pichon a distingué 6 principales plaques. Aujourd’hui, en gros, on distingue 12 grandes plaques tectoniques à la surface de la Terre.
    En fait certaines plaques peuvent être subdivisé en plusieurs plaques plus petites qui ont des mouvements relatifs entre elles plus petits (par exemple Inde et Australie ou Afrique et Somalie).
    La même année et indépendamment, Dan Mc Kenzie et Robert Parker développèrent des idées analogues en introduisant le terme de « plaque » et l’année suivant, Xavier Le Pichon, en fit une première application. Il divisa la surface du globe en 6 plaques lithosphériques dont il détermina les frontières à partir de l’activité tectonique et calcula les pôles de rotation de leur mouvement relatif depuis 120 millions d’années. Par la suite, ces mêmes procédés permirent par simple « fermeture » des océans de reconstruire les positions successives des continents depuis 200 millions d’années.
    En 1968, Isaks, Jack Oliver et Lynn Sykes parlèrent de « nouvelle tectonique globale » en vérifiant qu’elle était conforme aux phénomènes sismiques, et Vine et Hess introduisirent l’expression « tectonique des plaques ».
  • Les vitesses de ces déplacements vont de presque rien à plusieurs centimètres par an, jusqu'à 20 cm/an dans certaines régions du Sud-Est asiatique (Papouasie-Nouvelle Guinée) et du Pacifique (Tonga-Kermadec) !
  • Comme tout bouge à la surface de la Terre, il est nécessaire de dire par rapport à quoi exactement on définit un mouvement donné.
    On a constaté qu'un certain nombre de volcans (en général marins, les fameux points chauds !) ne bougeaient que très faiblement les uns par rapport aux autres : en gros, ils sont stables et les plaques "défilent" par dessus.
  • Dès la fin des années 70, l'un des principaux soucis du "Department of Defense"américain est de concevoir un système permettant à tous les éléments de l'armée américaine (avions, navires, véhicules blindés, troupes) de se positionner de manière précise et quasi instantanée, n'importe quand et n'importe où à la surface de la Terre.Le "Global Positioning System" (GPS) a donc été conçu pour répondre à ces impératifs.
    Le système est composé d'une constellation de satellites suffisamment nombreux (24 satellites orbitant à 20000 km d'altitude et répartis sur 6 plans orbitaux) pour qu'à tout instant aux moins trois d'entre eux soient clairement "visibles" de n'importe quel point à la surface du globe.
    Trois mesures sur trois satellites fournissent les trois distances nécessaires à la détermination des coordonnées du point : latitude, longitude et altitude.
    Remarque : en réalité, pour se positionner, il faut quatre satellites car les inconnues sont 3 paramètres de position et le décalage de temps entre l'horloge récepteur et celle des satellites. Ce décalage temporel est lié au fait que, même si les horloges des satellites sont maintenues parfaitement synchronisées par un système de contrôle au sol, celles des récepteurs, indépendantes les unes des autres, ne sont pas contrôlées. Ce sont en général de simples quartz bon marché, qui permettent la production de récepteurs accessibles à tous les utlisateurs. Ces quartz ont une forte dérive temporelle, ce qui cause le décalage de temps avec les horloges des satellites qui sont elles parfaitement controlées.
  • Chapitre 5 : tectonique des plaques

    1. 1. La Tectonique des pla ques
    2. 2.   La tectonique des plaques, ça date de quand ? • Dérive des continents… 1920 • Expansion des fonds océaniques… 1960 • TECTONIQUE DES PLAQUES… 1970 Alfred Wegener Harry H. Hess  J. Morgan  1. Introduction   1920 1960 1970
    3. 3.   La tectonique des plaques, qu’est-ce que c’est ? Une théorie ! Une théorie c’est : • Un ensemble d’idées et d’hypothèses testées et « acceptées » qui prédit des observables 1. Introduction   • Explique des observations initialement indépendantes à la théorie • Peut être rejetée…
    4. 4. Plan 1. Introduction 2. L’hypothèse d’une dérive des continents 2.1 Les observations de Wegener 2.2 Le modèle de Wegener 2.3 La preuve 3. La convection dans le manteau 4. L’hypothèse de l’expansion des fonds océaniques 4.1 Les observations qui questionnent 4.2 Les failles transformantes 4.3 Les anomalies magnétiques des fonds océaniques 5. La Tectonique des plaques 5.1 Les principes 5.2 Les prédictions 5.3 Tester la théorie 6. Conclusions
    5. 5. Les observations de Wegener Indices morphologiques 2. Dérive des continents Concordance entre les formes des continents
    6. 6. Les observations de Wegener Indices paléontologiques 2. Dérive des continents Analogies des faunes et des flores continentales
    7. 7. Les observations de Wegener Indices géologiques 2. Dérive des continents Continuité des structures géologiques
    8. 8. Les observations de Wegener Indices climatiques 2. Dérive des continents Répartition des traces glaciaires …que si les continents du Gondwana ont été autrefois réunis Les traces de la glaciation permocarbonifère sur les continents actuels
    9. 9. 2. Dérive des continents Le modèle de Wegener (1920) • Continents = radeaux circulant sur le manteau • Fonctionnent comme un brise-glace • Forces motrices : marées/rotation Problèmes à l’époque : • Les forces invoquées sont ridiculement faibles • Ne prédit pas des observations indépendantes à celles utilisées pour construire l’hypothèse…
    10. 10. La Preuve par le paléomagnétisme Dérive des pôles (1955) Sur les continents, certains minéraux enregistrent le champ magnétique 2. Dérive des continents Ce sont de véritables paléoboussoles … Enfin une observation indépendante confirmant la dérive des continents… … mais le scepticisme des opposants persiste…
    11. 11. Que se passe-t-il dans le manteau ? Dès 1930, Holmes proposa un modèle prémonitoire au concept moderne 3. La convection Courant de convection causés par la chaleur radioactive des roches
    12. 12. Quel est le mécanisme de transfert de chaleur ? Transfert de matière : la convection 3. La convection MAIS : l’équilibre mécanique dépend des forces d’Archimède et de la viscosité du milieu
    13. 13. Conséquence de la radioactivité naturelle des roches… …de la chaleur et de la convection 3. La convection Éléments radioactifs dans le manteau : 238U, 235U, 232Th, 40K
    14. 14. Les observations qui questionnent 4. L’expansion des fonds océaniques Les océans sont profonds et jeunes… … et les continents élevés et vieux
    15. 15. Les observations qui questionnent 4. L’expansion des fonds océaniques La répartition des séismes
    16. 16. Les observations qui questionnent 4. L’expansion des fonds océaniques La répartition du volcanisme
    17. 17. Les observations qui questionnent 4. L’expansion des fonds océaniques La découverte des rides océaniques
    18. 18. 4. L’expansion des fonds océaniques Les observations qui questionnent Les observations qui questionnent La subduction découverte par les sismologues Wadati en 1930 et Benioff en 1955 (séismes profonds sous les fosses suivant des plans inclinés) Plan de Wadati-Benioff Foyers des tremblements de Terre
    19. 19. Les failles transformantes 4. L’expansion des fonds océaniques Wilson (1965) Permet d'accommoder des différences de vitesses dans le déplacement des plaques les unes par rapport aux autres Rides océaniques Failles Faille Faille Dextre Transformantes témoins de l’expansion Senestre Non transformantes Rides = marqueurs du déplacement
    20. 20. Les failles transformantes Cf. TD ! 4. L’expansion des fonds océaniques Mécanismes au foyer Détermine le type de faille à l’origine du séisme - orientation - nature convergente, divergente ou coulissante Cas d’une faille décrochante Cercle Foyer du séisme Quadrants compressifs (représentés par convention en noir) Quadrants extensifs (en blanc)
    21. 21. Les anomalies magnétiques des fonds océaniques 4. L’expansion des fonds océaniques Aimantation des roches magmatiques (enregistrent le champ magnétique) Température (ou Point) de Curie (ex.: Fe 3 O 4 = 575°C) Inversions du champ magnétique ! Mesure le champ magnétique Anomalies magnétiques positives négatives
    22. 22. Les anomalies magnétiques des fonds océaniques 4. L’expansion des fonds océaniques Un modèle pour leur origine (Vine et Matthews, 1963) - Bandes parallèles à la dorsale - Aimantation rémanente du champ magnétique terrestre - Roches magnétiques piègent le champ au moment de leur refroidissement, « Peau de zèbre », « Tapis roulant »  preuve de l’expansion océanique
    23. 23. 4. L’expansion des fonds océaniques Les fonds océaniques sont en expansion !!! • Ils naissent au niveau des rides • Disparaissent au niveau des fosses • Ont une expansion symétrique aux rides http://www.ulg.ac.be/geolsed/geol_gen/geol_gen.htm
    24. 24. Quizz Quel est le sens de déplacement de ces failles transformantes ? a. b.
    25. 25. Les principes de la tectonique des plaques C’est une théorie ! (Morgan, 1968) 5. La tectonique des plaques Hypothèses : La surface est composée de plaque rigides et fines Les continents sont insubmersibles • Bloc crustal indéformable = lithosphère (rigide ~100km) • Se déforme uniquement à ses frontières Rides et subduction ; changement de forme Failles transformantes : conservative
    26. 26. Les principes de la tectonique des plaques Le modèle géométrique : Le théorème d’Euler 5. La tectonique des plaques Plaques Hypothèse Théorème d’Euler géométrie Vitesses en tout point Géométrie des frontières Prédictions Évolution Des frontières
    27. 27. Les principes de la tectonique des plaques 5. La tectonique des plaques Le modèle géométrique : Le théorème d’Euler Tout déplacement d’un bloc rigide sur une sphère = rotation autour d’un axe (vitesse angulaire ω ) Le pôle de la rotation (pôle d’Euler) On peut prédire la vitesse en tout point à partir de 2 paramètres : * Coordonnées du pôle * Vitesse angulaire
    28. 28. Les principes de la tectonique des plaques Comment trouver ces pôles ? 5. La tectonique des plaques  Utiliser les failles transformantes pour déterminer la position des pôles d’Euler pôle d’Euler Faille transformante Université de Liège http://www.ulg.ac.be/geolsed/geol_gen/geol_gen.htm Théorème d’Euler : Failles transformantes = Petits cercles dont le centre est sur l’axe du pôle d’Euler
    29. 29. Les principes de la tectonique des plaques Comment déterminer la vitesse angulaire ? 5. La tectonique des plaques d ω V V = ω .d Utiliser (i) les anomalies magnétiques (ii) la position du pôle d’Euler  on détermine la vitesse angulaire
    30. 30. Les principes de la tectonique des plaques 5. La tectonique des plaques Déterminer les pièces du puzzle lithosphérique (Le Pichon, 1968) Xavier Le Pichon, en fit une première application. Il divisa la surface du globe en 6 plaques lithosphériques dont il détermina les frontières à partir de l’activité tectonique et calcula les pôles de rotation de leur mouvement relatif depuis 120 millions d’années.
    31. 31. Quelles prédictions permet la théorie ? 5. La tectonique des plaques Appliquer la théorie pour déterminer les vitesses en tout point pôle d’Euler
    32. 32. Quelles prédictions permet la théorie ? 5. La tectonique des plaques Points chauds = panaches profonds Chaîne de l’Empereur (Hawaii) Autre moyen de mesurer les vitesses des plaques
    33. 33. Tester la théorie 5. La tectonique des plaques Mesurer les vitesses instantanées par GPS Voir TD…
    34. 34. Ce qu’il faut retenir •La surface de la Terre bouge à ~3cm/an (= vitesse de croissance des ongles…) •On peut diviser la surface en un puzzle lithosphérique = les plaques •Les mouvements doivent respecter des règles élémentaires de géométrie •La théorie prédit la vitesse en tout point du globe ! •La tectonique des plaques est une THEORIE. Elle est donc simplificatrice et n’explique pas tout par essence

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