Cours de préparation à l'aggrégation SVT - Tectonique des plaques

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La tectonique des La tectonique des plaques ?plaques ?

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De quand date la tectonique De quand date la tectonique des plaques ?des plaques ?

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Objectifs du coursObjectifs du cours• Identifier les observations décisives• Retracer le cheminement historique• Définir les éléments de la théorie• Discuter l’évolution des modèles

 

 

19201920 19601960 19701970

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Histoire d’une théorieHistoire d’une théorie

• La dérive des continents (1930)• La convection (1930)• Paléomagnétisme (1950)• Expansion des fonds océaniques (1960)• Magnétisme des fonds océaniques• Sismologie• Tectonique des plaques(1970)• Mesures instantanées (1990)

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La dérive des continentsLa dérive des continents

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La dérive des continents

Symmétrie des côtesSymmétrie des côtes

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La dérive des continents

Distribution des espècesDistribution des espèces

Les observations

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La dérive des continents

Distribution des espècesDistribution des espèces

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La dérive des continents

Relations pétrologiques et structuralesRelations pétrologiques et structurales

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La dérive des continents

Mouvements latérauxMouvements latéraux

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La dérive des continents

Climat passéClimat passé

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• Isostasie : les roches océaniques sont différentes des roches continentales

• Les continents (sial) dérivent sur le manteau (sima)

• Forces motrices : isostasie sur un ellipsoïde et marées

La dérive des continents

Les mécanismesLe modèle de Wegener (1920)Le modèle de Wegener (1920)

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La dérive des continents

La convection de Holmes (1930)La convection de Holmes (1930)

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APW : hypothèse du dipôle terrestre

tg (Incl) = 2 cotg (colat)

La dérive des continents

Les “preuves”Principes du paléomagnétismePrincipes du paléomagnétisme

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Age N. Amé

Europe

Tertiaire S 87,140 80,157

Tertiaire I 85,197 75,151

Crétacé 64,187 86,0

Jurassique 76,142 36,50

Trias 62,100 45,143

Permien 46,117 45,160

La dérive des continents

Dérive des pôles (1955)Dérive des pôles (1955)

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L’expansion des fonds L’expansion des fonds océaniquesocéaniques

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L’expansion des fonds océaniques

Topographie et âgeDistribution hypsométriqueDistribution hypsométrique

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L’expansion des fonds océaniques

Distribution des âgesDistribution des âges

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L’expansion des fonds océaniques

Distribution des seïsmes : des zones localiséesDistribution des seïsmes : des zones localisées

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L’expansion des fonds océaniques

Séismes profonds : Séismes profonds : “plans” de Wadati-“plans” de Wadati-

BénioffBénioff

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Failles transformantesConcept de Wilson Concept de Wilson

(1965)(1965)

L’expansion des fonds océaniques

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Les différents types de failles transformantesLes différents types de failles transformantes

L’expansion des fonds océaniques

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L’expansion des fonds océaniques

Les mécanismes au Les mécanismes au foyerfoyer

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L’expansion des fonds océaniques

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L’expansion des fonds océaniques

Magnétisme des fonds océaniquesDes anomalies mesurablesDes anomalies mesurables

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L’expansion des fonds océaniques

Un modèle pour leur origineUn modèle pour leur origine

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La théorieLa théorie

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• Bloc crustal indéformable (élastique) = lithosphère

• Se déforme uniquement à ses frontières• Changement de forme : rides et subduction• Conservative : failles transformantes

La théorie Plaques et frontières de plaquesConcept de plaque (Morgan, 1968)Concept de plaque (Morgan, 1968)

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Plaques

Théorème d’Eulergéométrie

Vitesses en tout point

Géométrie des frontières

Évolution Des frontières

HypothèseHypothèse

Règles géométriquesLe modèle géométriqueLe modèle géométrique : Le théorème d’Euler: Le théorème d’Euler

PrédictionsPrédictions

La théorie

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Tout déplacement d’un bloc Tout déplacement d’un bloc rigide sur une sphère rigide sur une sphère

= = rotation autour d’un axe rotation autour d’un axe

(vitesse angulaire (vitesse angulaire ))

On peut prédire la vitesse en On peut prédire la vitesse en tout point à partir de 2 tout point à partir de 2

paramètres :paramètres : * Coordonnées du pôle* Coordonnées du pôle

* Vitesse angulaire* Vitesse angulaire

Le pôle de la rotation Le pôle de la rotation

(pôle d’Euler)(pôle d’Euler)

La théorie Le théorème d’EulerLe théorème d’Euler

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Théorème d’Euler : Failles transformantes = Petits cercles dont le centre est sur l’axe du pôle d’Euler

Université de Liège

Comment trouver ces pôles ?Comment trouver ces pôles ? Utiliser les failles transformantes pour déterminer la position des pôles d’Euler

Faille Faille

transformantetransformante

pôle pôle

d’Eulerd’Euler

La théorie

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UtiliserUtiliser (i) les anomalies (i) les anomalies

magnétiques magnétiques

(ii) la position du pôle (ii) la position du pôle

d’Eulerd’Euler on détermine la vitesse angulaireon détermine la vitesse angulaire

V V ==.d.d

dd

VV

Comment déterminer la vitesse angulaire ?Comment déterminer la vitesse angulaire ?

La théorie

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Chaîne de l’Empereur (Hawaii)Chaîne de l’Empereur (Hawaii)

Mesurer des vitessesMesurer des vitesses

Points chauds = panaches profonds Points chauds = panaches profonds

Les points chauds

La théorie

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Identifier les points chauds Identifier les points chauds un reférentiel un reférentiel absoluabsolu

La théorie

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Quelles prédictions permet la théorie ?

Les vitesses en tout point (modèle NUVEL-1)Les vitesses en tout point (modèle NUVEL-1)

pôle d’Euler Antarctiquepôle d’Euler Antarctique

La théorie

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Les vitesses en tout pointLes vitesses en tout point

La théorie

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Evolution d’une jonction tripleEvolution d’une jonction triple

La théorie

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Stabilité des jonctions triples

La théorie

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Réflexions sur le Réflexions sur le modèlemodèle

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Réflexions sur le modèle

GPS : PrincipesGPS : Principes

Confrontations aux mesures instantannées

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Réflexions sur le modèle

Application à la CalifornieApplication à la Californie

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Réflexions sur le modèle

Redéfinitions des frontières de plaquesRedéfinitions des frontières de plaques

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Réflexions sur le modèle

Plaques et panachesPlaques et panaches

Tectonique des plaques et convection

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Depuis quand « existe » la Depuis quand « existe » la tectonique des plaques?tectonique des plaques?

Réflexions sur le modèle

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Et sur les autres Et sur les autres planètes?planètes?

Réflexions sur le modèle