La tectonique des plaques, l'histoire d'un modèle

...

La composition chimique des basaltes et des granites a des ressemblances : richesses en Si, O et Al mais aussi des différences : richesses en Fe et Ca pour les basaltes, riche en K et Na pour les granites. La croûte océanique et la croûte continentale sont donc deux enveloppes chimiquement distinctes.

C- La découverte et la caractérisation du manteau

L’étude de la propagation des ondes sismiques à permit en 1909 de mettre en évidence une discontinuité qui sépare la croûte du manteau sous-jacent. Cette discontinuité appelé le MOHO traduit un changement dans la nature des roches : le manteau est constitué de péridotite (roche riche en oxygène), silicium, magnésium, fer.

La profondeur du Moho est l’épaisseur de la croûte et variable de 6 à 8 km pour la croûte océanique. 30km pour la croûte continentale pouvant aller jusqu’à 70km sous les chaînes de montagne. L’ensemble formé par la croûte et le manteau atteint jusqu’à environ 100km de profondeur appelé la lithosphère (en bas l’asthénosphère).

Bilan TP3 :

La topographie des fonds océaniques qui montre l’existence de relief sous-marins (les dorsales qui sont des chaînes de montagnes sous-marines), l’âge des sédiments océanique en fonction de leur distance à la dorsale (plus l’on s’éloigne de la dorsale, plus ils sont âgés) et l’intégrale répartition du flux géothermique (flux très élevé au niveau des dorsales) confirment l’hypothèse d’une expansion océanique. C’est l’hypothèse du « double tapis roulant » ; sous l’action de courants de connexion circulant dans le manteau terrestre, la croûte océanique se forme au niveau des dorsales et disparaît au niveau des fossés océaniques.

Chapitre 2 : De la dérive des continents à la tectonique des plaques

En quoi les nouvelles données de terrain concernant le domaine océanique remettent-elles en cause le modèle de Wegener ?

I- L’hypothèse d’une expansion océanique.

A la fin des années 1950, les scientifiques disposent de nombreuses données concernant les fonds océaniques :

- Les océans sont parcourus par de vastes reliefs : les dorsales (une frontière de divergence entre deux plaques tectoniques)

- Les océans sont, en nombreuses régions, bordés par de profondes fosses océaniques. (Une fosse océanique est une dépression abyssale longue, profonde et large qui marque la présence d’une zone de subduction.)

- Les dorsales sont le siège d’une importante dissipation du flux géothermique

Ces données ont permis de proposer, en 1962, que la croûte océanique est formée en permanence par accrétion de matériel chaud à l’état solide provenant du manteau (mouvement de convection) et remontant à l’axe des dorsales. Elle s’écarte ensuite de la dorsale, tel un double tapis roulant, c’est l’hypothèse de l’expansion océanique. En 1963 cette hypothèse est validée grâce à la mise en évidence de bandes d’anomalies magnétiques symétriques par rapport à l’axe des dorsales océaniques. En corrélant ces anomalies avec la chronologie des inversions périodiques du champs magnétique terrestre au cour du temps, on peut conclure que la croûte océanique est d’autant plus âgée qu’elle est éloignée de la dorsale.

Les anomalies magnétiques permettent de calculer des vitesses d’expansion océanique

2- Les donnes concernant les fosses océaniques.

Au voisinage des fosses océaniques, la distribution spatiale des foyers des séismes en fonction de leur profondeur s’établit selon un plan incliné, dit de WADABI-BENIOFF. En 1964, on constate que les ondes sismiques se propagent plus rapidement le long de ce plan que dans le manteau qui l’entoure. En 1967, ces données sont interprétées en considérant que le plan incliné correspond à un lambeau de lithosphère océanique qui s’enfonce dans l’asthénosphère. Le phénomène est : SUBDUCTION

La limite inférieure de la lithosphère correspond généralement à l’isotherme 1300°

On observe que la dorsale est fracturée. Au niveau de la dorsale la vitesse des ondes sismiques est fortement diminuer, ce qui traduit une zone chaude. Ceci est confirmé par le flux thermique anormalement élevé à ce niveau. La zone chaude correspond à une remonter de magma à l’aplomb de la dorsale à l’origine de la création de lithosphère océanique. Le basalte et le gabbro ont une composition chimique similaire. Riche en silice SiO2 les éléments chimiques essentielle sont le silicium, AL, Ca, Na. Péridotite moins riche en silice mais très riche en silicium Si, Fe, Mg.

Le basalte et gabbro viennent du même magma. La température au-dessus de laquelle la lave est liquide de 1200° et les expériences de fusion expérimentale de la péridotite montrent qu’une fusion partielle de 15% permet l’obtention d’un magma ayant une composition chimique similaire à celle des basaltes océaniques.

A l’aplomb des dorsales des mouvements ascendants font remonter les péridotites qui subissent une décompression et leur fusion partielle à partir de 80 km de profondeur : du magma se forme.

Cette fusion partielle se prolonge au cour de cette remonté jusqu’à 20 km de profondeur en atteignant un taux voisin de 15%.

Le magma a alors la composition d’un basalte océanique. Il s’injecte dans la lithosphère et se rassemble dans une chambre magmatique.

Une partie du magma de la chambre cristallise lentement le long des parois et forment ainsi les gabbros. Structure grenu. L’autre partie s’infiltre dans les failles et parvient où la surface où son refroidissement au contact de l’eau de mer est alors rapide cela forme les basaltes à structures microlitiques.

Chapitre 3- Le modèle actuel de la tectonique des plaques.

Quelles sont les caractéristiques du model scientifique actuel permettant de synthétisé l’ensemble des connaissances actuelles ?

I- Un découpage en plaques

A- La découverte des plaques (voir doc p.120 à 122)

A la fin des années 1960 la géométrie des failles

...