Géologie chap 1

Partie III : Géologie

Chapitre I : Les tectoniques des plaques : histoire d'un modèle

A- Introduction : théories anciennes et problématique

• D'après des idées anciennes, la Terre est crée une fois pour toute. Les montagnes et les océans sont immobiles ce qui est cohérent avec la solidité des roches. De plus on considère souvent alors que la Terre est jeune ( quelques milliers d'années) ce qui empêche d'imaginer des phénomènes agissant lentement sur des temps très long.
• La science géologique apparaît vers la fin du 18e siècle.
• Des indices observables ( fossiles marins en montagne, érosion des reliefs, sédimentation ) laissent penser qu'en une même régions les océans et les montagnes se sont succédés au cours de l'histoire géologique.
• Jusqu'au 20e siècle les géologues pesaient que les océans étaient de simples dépression et que la croûte se déplaçait très peu horizontalement.

Comment le modèle de la tectonique des plaques est-il apparu et s'est-il imposé ?

B- 1912 : le modèle de la dérive des continents

1- Les arguments de Wegener

• La distribution bimodale des reliefs montre que les océans ne sont pas de simples creux mais diffèrent radicalement des continents par leur grades profondeurs.
• En 1912, Alfred Wegener propose le modèle de la dérive des continents en se basant sur des arguments géographique, géologique, paléontologique, et biogéographique.
• D'après ce modèle un supercontinent unique, La Pangée, s'est fracturé donnant naissance aux continents actuels.
• Pour Wegener, les continents se déplacent en flottant sur un croûte plus dense qui constitue aussi le fond des océans.

2- Les faiblesses du modèle

• Les progrès  de la sismologie au début du 20e siècle ont permit de connaître les enveloppes composant la Terre, leur profondeur, leur composition, leur état physique.
• Ses informations ont été obtenue grâce au comportement des ondes P et S.
• D'après les études sismologique seul le noyau externe, séparé du manteau par la discontinuité de Gutenberg, est liquide.
• La Terre est donc surtout constituée de roches à l'état solide ce qui s'oppose aux mouvements horizontaux des continents sur de grandes distances.
• Plusieurs forces sont proposées par Wegener pour expliquer le mut des continents :

- l'effet de marée

- la rotation de la Terre

- les déplacements lent des roches du manteau ( mut de convection), qui pourraient entraîner les continents.

• Les forces sont jugées trop faible à l'époque de Wegener : le modèle de la dérive des continents est rejeté par la communauté des géologues.

C- Deux types de croûtes

• sismique réflexion : technique permettant de mettre en évidence les discontinuités etntre les couches de nature différente en utilisant la réflexion des ondes sur ces discontinuités.
• Il existe deux types de croûte différente ( continentale ou océanique ), comme le montrent :

- les études topographique ( relief) ( différence d'altitude )

- la sismique réflexion ( différence d'épaisseur entre les deux croûtes )

- les études petrographiques (des roches) (différence de composition minéralogique et chimique des deux croûtes )

• Les roches les plus abondantes de la croûte continentale sont les granites ou les roches proches.
• Les roches les plus abondantes de la croûte océanique sont les basaltes et les gabbros.
• Le manteau situé sous les croûtes est formé de péridotites.

D- L'hypothèse d'une expansion océanique

1- Formulation de l'hypothèse

• Flux géothermique : flux de chaleur provenant des couches profondes et qui se dégage à la surface de le Terre.
• Plus on s'éloigne des dorsales :

- plus le flux géothermique décroit

-plus le surface de la croûte est profonde.

• On peut donc penser que la croûte océanique se forme au niveau des dorsales puis s'en écarte ensuite la croûte en se refroidissant deviendrait plus dense et s'enfoncerait, c'est l'hypothèse de l'expansion océanique formulée par Vine et Mathews en 1963.
• Selon cette hypothèse le manteau subit un mut de convection. Les roches du manteau fondent en partie et le magma se solidifie en s'ajoutant la croûte : c'est l'accrétion océanique.

2- Validation de l'hypothèse

• Des bateaux ont enregistré des bades d'anomalies magnétiques ( petits écarts positif ou négatif au champ magnétique normal ) symétrique par rapport à la dorsale.
• Or on sait que les pôles magnétiques s'inversent au cours de l'histoire de la Terre. La largeur des bandes dépend de la durée des périodes.
• Lors de la formation des roches de la croûte océanique certains minéraux s'orientent en fonction du champ magnétique terrestre. Ils agissent ensuite comme des aimants dont le champ magnétique s'ajoute ou se retranche au champ terrestre suivant la période magnétique de la formation de la roche.
• L'étude des bandes d'anomalies magnétiques valide donc l'hypothèse de l'expansion océanique.

E- Lithosphère et asthénosphère

• Les ondes sismiques sont ralenties à une profondeur de 100 km ou plus, ce qui s'explique par un changement d'état des roches : on distingue une enveloppe rigide en surface ( la lithosphère ) et une enveloppe profonde et ductile ( l'asthénosphère ).
• La limite entre la lithosphère et l'asthénosphère est situé dans le manteau et correspond généralement à l'isotherme 1300°C.
• L'asthénosphère, ductile, se déforme lors des mouvements alors que la lithosphère, rigide, casse en provoquant des séismes.
• L'étude de la répartition des foyers des séismes en profondeur permet donc de localiser la lithosphère.
• Au voisinage des fausses océanique les séismes s'alignent le long d'un plan incliné : le plan de Bénioff : la lithosphère s'enfonce donc dans l'asthénosphère, c'est la subduction.

F- Le modèle de la tectonique des plaques

1- Interprétation des failles transformante

• caractéristique des failles transformante

- elles relient des portions de dorsale océanique

...