TD1 La tectonique des plaques: histoire et arguments

Lyce E. Delacroix 1re S

Programme 2011

volution de la Terre

Contemporains de Wegener: mouvements verticaux admis mais mouvements horizontaux en dbat, pourquoi?

Vision fixiste de lvolution de notre plante. Initialement, boule de feu qui a refroidi. Ce refroidissement a induit par contraction thermique des bosses et des creux (do reliefs et plissements) la manire

Opposition de Wegener: les continents (sial) flottent sur leur soubassement (sima) reprenant le principe de lisostasie dAiry et Pratt.

Alfred Wegener (Bordas 1S Ed. 2011, p.90)

Un modle contractionniste (E. Suess)

Eduard Suess (La Face de la Terre 1883):

Mouvements verticaux et horizontaux (en pousse et en plissements) dont le moteur est

la contraction thermique.

La Terre en refroidissant depuis sa cration se ride

http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/derive-continents-wegener.xml

Notion disostasie Ds 1851, lastronome royal Georges Airy, que lon

connat surtout pour ses contributions la thorie de la diffraction en optique ondulatoire, avait tent dexpliquer pourquoi la masse de lHimalaya nattirait pas autant un pendule dans son voisinage quelle n'aurait d le faire. En introduisant lide dune crote continentale lgre, flottant sur un manteau plus lourd tel un iceberg, on en dduisait que tout relief positif important devait se trouver avoir des prolongements de plus en plus profonds, en fonction de son altitude au-dessus du niveau de la mer. Une chane de montagne devait donc avoir des racines plongeant dans le manteau.

Ainsi, le champ de gravitation rsultant ntait plus celui dun simple relief pos sur une crote au dessus dun manteau homogne et les calculs reproduisaient assez bien les observations.

Dautres modles, mais toujours bass sur le principe dArchimde, furent introduits, comme celui de Pratt. Dans celui-ci, il ny a plus de racines crustales mais cest la densit de la crote qui varie en fonction de la hauteur du relief.

Le terme isostasie fut propos en 1889 par le gologue amricain Clarence Edward Dutton. Il est driv du mot grec isostasios, de iso (gal) et statikos (stable).

http://www.af.ca/halifax/sciences/globallook.html#c7http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/physique-2/d/diffraction_1019/http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/geologie-2/d/croute-continentale_2492/http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/geologie-2/d/croute-continentale_2492/http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/geologie-2/d/manteau_2495/http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/geologie-2/d/croute_2491/http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/high-tech-1/d/iso_1227/

Wegener et la thorie de la drive des

continents

Reconstitution de la drive des

continents selon Wegener

Alfred Wegener (1880-1930)

http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/Images/derive-continents-wegener/derive-continents-wegener-fig05.gifhttp://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/Images/derive-continents-wegener/derive-continents-wegener-fig05.gif

Les arguments de Wegener Le paralllisme des lignes ctires

La rpartition de certains fossiles datant de 240 250 Ma

Arguments palontologiques de

Wegener en faveur de la drive des

continents

Les traces d'anciennes glaciations dans les zones actuellement tropicales

La correspondance des structures gologiques.

La distribution bimodale des altitudes

Bordas 1re S ed 2011, p.91

Selon Wegener les continents du sial

reposent sur une couche plus dense, le

sima

http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/derive-continents-wegener.xml

Vision des translations continentales

Les preuves manquantes

Les arguments avancs par Wegener en faveur dune drive des continents

Arguments Observations Reste dmontrer

Isostasie: Les continents flottent sur un support plus fluide

Chercher le support sur lequel flottent les continents, vrifier ses proprits physiques

Morphologique: Paralllisme des ctes

Complmentarit des formes entre Amrique du Sud et lAfrique

Ptrographique: Continuit des roches de type bouclier vieux de plus de 2 Ga

Palontologique: Rpartition de fossiles de lre Primaire (-543 -250 Ma) sur les 2 continents

Par principe dactualisme, sassurer quaucune migration possible pour les espces considres

Paloclimatique: Dpts glaciaire de 250 ma disposition concordant avec lide dun seul continent (la Pange)

Distribution bimodale des altitudes:

Cette distribution bimodale suggre que la crote terrestre est constitue de 2 couches distinctes: lune ocanique et lautre continentale

Raliser un chantillonnage des roches la surface du globe terrestre

Le moteur de la drive des continents

propos par Wegener

Bordas 1re S ed 2011, p.93

Les preuves manquantes

Donnes fondamentales sur la structure interne de la Terre non connues lpoque

=> De nombreux dtracteurs.

Le rejet de la thorie

de Wegener

Lake, en 1922, : Wegener lui-mme n'aide pas son lecteur se faire

un jugement impartial. Mme si son attitude a pu tre originale, dans son livre, il ne cherche pas la vrit, il dfend une cause, et il ferme les yeux devant chaque fait et chaque argument qui la contredit (in U. Marxin, Continental drift : Evolution of a concept, Washington, Smithsonian Institution Press, 1973, p. 83.)

Et que se passe-t-il sur le fond des ocans et avant les 200 derniers millions dannes ? Wegener nen dit rien et ces deux lacunes ont certainement jou un grand rle dans le rejet de sa thorie.

Le chef de fil des ngateurs absolus est Harold Jeffreys (1891-1989). Il calcule que les forces

supposes ont une amplitude 2,5.105 fois trop

faible pour mouvoir et dformer les blocs

continentaux et pour lui la thorie des

translations est out of the question .

Harold Jeffreys (1891-1989)

En 1930, lanne de la mort de Wegener, sa thorie est carte, soit parce qu'elle manque de solidit, soit parce qu'elle est trop perturbante..

C'est un beau rve, le rve d'un grand pote. Mais

essaye-t-on de l'treindre, on s'aperoit n'avoir dans les bras que de la vapeur, de la fume. Elle attire, elle intresse, elle amuse l'esprit, mais la solidit lui manque. (Pierre Termier, La Drive des continents, Monaco, 1924.)

Si nous croyons l'hypothse de Wegener, nous devons oublier tout ce que nous avons appris dans les soixante-dix dernires annes et retourner sur les bancs de l'cole. (R. T. Chamberlin, Some of the objection to Wegener's Theory , in W. A. Van Waterschoot Van Der Gracht, Theory of continental drift : a symposium, Tulsa, American Asociation of the Petroleum Geologists, 1928, p. 87.)

Holmes et la thorie des mouvements de

convection mantelliques: limportance de

la radioactivit comme source de chaleur

Arthur Holmes

(1890-1965)

Bordas 1re S ed 2011, p.93

Holmes et la thorie des mouvements de

convection mantelliques

Arthur Holmes

(1890-1965)

Nouvel argument:

Matriaux du manteau surchauffs par radioactivit

deviennent fluides do mouvements de convection

Avance de la thorie:

Convection mantellique entrane des fractures au

niveau du plancher ocanique, et dans dautres

rgions du globe il existe des zones o disparition

de la crote, car le globe terrestre a un volume

constant.

Nouveau Problme : mettre en vidence des zones de

cration de crote et dautres de disparition.

Rechercher le comportement des enveloppes sous la

crote, sagit-il rellement dune drive des

continents?

Hess (1962) et lhypothse du double

tapis roulant Les arguments = relevs bathymtriques

Relief sous marin au niveau des dorsales : => cration de crote ocanique;

Prsence de fosses ocaniques => disparition de la crote

Avance de la thorie:Hyp du double tapis roulant : cration de co au niveau des dorsales et disparition au niveau des fosses ocaniques

Pb: Comment montrer le dplacement de crote

ocanique (lithosphre ocanique) ? dater lge des

fonds ocaniques

Bathymtrie des fonds ocaniques

Plancher ocanique_ bathymtrie_ge

Hess et lhypothse du

double tapis roulant

Le manteau terrestre tait

anim de mouvements de

convection : les dorsales

mettaient en vidence les

courants ascendants et les

fosses ocaniques les courants

descendants

Harry Hammond Hess

Modle de convection de Hess (1960)

Dautres arguments

Lge des guyots dans le Pacifique

Dautres arguments Les anomalies du flux gothermique*:

*Quantit de chaleur provenant des profondeurs de la Terre et

traversant une surface donne en un temps donn (au sol en

moy 0,05 W/m)

Matthews et Vine

(1963): les anomalies

magntiques

Nouvel argument:

Mise en vidence dune symtrie dans

anomalies magntiques de part et dautre des

dorsales

Avance dans la thorie:

Lexpansion de la lithosphre ocanique se fait

bien au niveau des dorsales

Dan Peter McKenzie, Drummond

Hoyle Matthews, Frederick John Vine

Matthews et Vine (1963): les

anomalies magntiques

Symtrie des anomalies magntiques

de part et dautre de la dorsale

Largument sdimentaire sur lexpansion

ocanique:

Lapport des forages: des strates

sdimentaires de plus en plus ges avec

lloignement de la dorsale

Approches physiques de la convection

Vening Meinesz est le plus fervent partisan des

courants de convection. Il suppose que deux

systmes convectifs se superposent : lun

grandes chelles et profond et lautre plus

petites chelles sous formes de rouleaux aux

consquences tectoniques importantes.

Les effets gologiques de la convection selon Kraus

Felix Vening Meinesz

(1887 -1966)

http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/Images/histoire-convection/histoire-convection-fig08.gif

Morgan (1967) et Le Pichon et les

plaques lithosphriques

Nouvel argument:

lithosphre dcoupe en plaques, dlimites

par des structures topographiques et des

phnomnes gologiques (sismes, volcans)

Avance de la thorie:

La lithosphre est dcoupe en plaques

rigides ; le moteur de la convection se trouve

dans le manteau.

Morgan et lhypothse plaquiste En 1967, Jason Morgan supposa que la lithosphre tait dcoupe en une srie

de blocs parfaitement rigides, se dplaant les uns par rapport aux autres. Le

mouvement dun bloc pouvait tre dcrit par une simple rotation entre sa position

initiale et sa position finale, rotation dfinie par un axe passant par le centre de la

Terre (axe eulrien) et une vitesse angulaire. Les failles transformantes

correspondaient des petits cercles centrs sur laxe eulrien, permettant den

dterminer la position.

Le Pichon, et les 6 plaques

lithosphriques 6 plaques lithosphriques dont il dtermina les

frontires partir de lactivit tectonique et calcula les ples de rotation de leur mouvement relatif depuis 120 millions dannes.

Tectonique des plaques et machinerie

thermique

Disparition d'un ocan par subduction et

formation d'une chane de montagnes.

http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/Images/histoire-tectonique-plaques/histoire-tectonique-plaques-fig18.gifhttp://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/Images/histoire-tectonique-plaques/histoire-tectonique-plaques-fig18.gif