TP 11 Comment renforcer la théorie de la tectonique des plaques dans les années 60-70?

Lycée E. Delacroix 1ère S

Programme 2011

Activité 1 : Observer

la géométrie des

frontières de plaques

Bordas 1S SVT ed 2011 p. 120

Bordas 1S SVT ed 2011 p. 120

Corrigé des questions p.120-121

• Doc 1 et 2: on constate que la dorsale est cisaillée à de

très nombreux endroits. En effet son trajet n’est pas

rectiligne. Ces cisaillements de la dorsale sont appelés

failles transformantes. On constate une répartition des

séismes le long de ces failles transformantes entre 2

tronçons de dorsale.

• Or de part et d’autre de la dorsale le mouvement est

divergent. Ceci induit un coulissement en sens

contraire des portions de plaques de part et d’autre

de la faille transformante. Ce coulissement engendre

des forces de frottement, des contraintes, donnant

lieu à des ruptures brutales de roches, i.e. des

séismes.

Doc 3 et 4

• La faille transformante transforme la trajectoire

rectiligne de la dorsale en de nombreux petits

tronçons de dorsale. Ces failles transformantes, sont

curvilignes, de plus en plus grandes lorsqu’on

s’approche de l’équateur, et sont centrées sur un axe

passant par le centre de la Terre (axe eulérien).

• Le morcellement de la dorsale s’explique par le

comportement cassant, rigide des plaques

lithosphériques. La forme curviligne des failles

transformantes, et leur longueur variable selon la

latitude s’expliquent par le mouvement des plaques

sur une Terre sphérique.

Bilan sur les failles transformantes

• Les failles transformantes transforment la trajectoire

de la dorsale. Cette transformation, s’explique par la

sphéricité de la Terre et par le comportement rigide,

cassant des plaques lithosphériques en mouvement sur

l’asthénosphère ductile.

• La localisation des foyers sismiques le long de ces

failles entre deux portions de dorsale révèlent le

mouvement de coulissage engendrant des forces de

frottement qui génèrent alors des séismes.

• Ce mouvement des blocs rigides mis en évidence par

les failles transformantes conforte donc la théorie de la

tectonique des plaques (du grec « tecto » =

charpentier).

Topographie à l’axe de la dorsale

Topographie à l’axe de la dorsale

Faille normale

Forces d’étirement

associées au mouvement

de divergence

Volcanisme basaltique

• Échelle 1/20 000

Soit 1 cm sur le modèle représente 20

000 cm en réalité

1 cm → 20 000 cm soit 2x104 x10-2 m soit

2x104x10-5 km

1 cm → 0,2 km

Et v= 2cm/an

V=d1cm/t1cm soit t1cm= d1cm/V

t1cm = 20 000/2

t1cm= 10 000 ans

Fig. 5 – Diagramme perspectif d'une demi-zone axiale dans une dorsale

infralente.

Failles normales associées à des forces d’extension

Forces

d’extension

Mouvement relatif

des compartiments

Li

Ei

Ef

Lf

Li<Lf

Ei>Ef

=> Il s’agit de forces d’étirement

Modélisation

des

déformations

tectoniques

Failles inverses

Failles normales

Fig. 2 – Bloc diagramme montrant l'organisation en surface et en

profondeur de la zone axiale d'une dorsale rapide. (ex Est Pacifique)

Explications des sea mounts

Ex de Clipperton qui devient

une île émergée

Document 1 : Le rift de Thingvellir en Islande

Cette structure est une portion émergée de la dorsale de l’Atlantique Nord.

Ouest Est

Document 2 : Profil de sismique réflexion dans la fosse de Nankaï au

Japon.

Ce profil représente une portion d’une coupe de la croûte océanique

effectuée perpendiculairement à la fosse. Les limites des couches de roches

forment des surfaces sur lesquelles les ondes sismiques se réfléchissent. En

étudiant le temps de parcours entre une source d’onde et un capteur, on peut

localiser ces réflecteurs. Les lignes noires sur le profil sont des réflecteurs

correspondant à des couches de sédiments de même âge, initialement

déposées de façon horizontale.

Document 2 : Profil de sismique réflexion dans la fosse

de Nankaï au Japon.

Forces de compression associées au mouvement de

convergence Légendes:

Plan de la faille inverse

Mouvement relatif des compartiments

Modélisation

des

déformations

tectoniques

Failles inverses

Failles normales

Maquette d’une faille inverse

Li

Ef

Lf

Ei

Li

Forces de

compression

associées au

mouvement de

convergence

Li>Lf

Ei<Ef

=> Il s’agit de forces de

compression

Mouvement relatif

des compartiments

Activité 2 : le

renforcement de la

théorie grâce à

l’étude des points

chauds

Bordas 1S SVT ed 2011 p123

La chaîne d’Hawaï s’étend

selon une direction NW-SE

et la chaîne de l’Empereur

a une direction N-S.

Document 3 : Protocole expérimental

Pour comprendre le mode de fonctionnement d’un point chaud on se propose d’utiliser un modèle analogique utilisant une bougie et une plaque de verre.

Replacer sur le verre (avec les traces de la bougie qui brûle), dans l’ordre de leur formation, les îles volcaniques (4 entre Hawaï et Midway; 4 entre Yuryaku et Jimmu)

Hatier 2001

Document 4 : Emplacement de la dorsale Pacifique

Il existe des zones de formation profonde (dans

l’asthénosphère) de magma appelées points chauds

On suppose que le point

chaud (zone de formation

magmatique) est fixe, situé

dans une partie profonde

du manteau (*) et que la

plaque lithosphérique se

déplace « sur »

l’asthénosphère ductile.

Dans ce cas :

- Alignement des volcans

- Seul le dernier volcan est

actif *Les matériaux sources des points chauds sont issus de couches limites dans le manteau, notamment celle à la profondeur de 670 km correspondant à la limite manteau inférieur - manteau supérieur, et celle à la limite entre le noyau et le manteau.

Carte des principaux points chauds

5- 1,6cm (carte) > 1 000km (réel) • dYuryaku – Hawaï: 6 cm, soit à 3 750 km

V = 3 750/ 44 V = 85 km/ Ma V= 8,5 cm/an

Depuis 44 Ma la plaque a un mouvement absolu vers le

NW, avec une vitesse de déplacement de 8,5 cm/an.

• d Jimmu-Yuryaku: 2,9 cm, soit 1 813 km V = 1813/ 21

V = 86 km/Ma V= 8.6 cm/an

Entre 65 et 44 Ma, la plaque se dirigeait vers le Nord à une

vitesse de 8,6 cm/an.

Représentation schématique de

l’observation expérimentale

Expérience analogique

Fonctionnement d’un point chaud

Intérêt de l’étude des points chauds

• On observe la direction de déplacement des plaques lithosphériques

• On peut calculer vitesse absolue de déplacement