II/ Des arguments qui vérifient ce modèle.

1. les informations apportées par le volcanisme intraplaque : les points chauds. (& pages 144, 145)

Les scientifiques étaient incapables d’expliquer l’origine du volcanisme en dehors des frontières de plaques, En 1963, Tuzo Wilson formule l’hypothèse que le manteau comporte des points chauds* fixes et que les plaques forment des volcans lorsqu’elles se déplacent sur ces points chauds. Points chauds : remontée de manteau profond (panache), fixe, provoquant la formation, en surface d’un édifice volcanique (effusif, basaltique). Ils sont situés - à l’intérieur des plaques (continent : Afrique, Yellowstone ou océan Hawaii) ou - au niveau d’une dorsale (Islande)

Ø document 1 page 144 : l’archipel d’Hawaï

Indiquez le déplacement des plaques sur les documents. Observations : Hawaï appartient à un alignement d’édifices volcaniques actifs ou éteints (chaîne de l’Empereur, chaîne d’Hawaï). Plus on s’éloigne d’Hawaï (actif) vers le NO, plus ces édifices sont anciens (et éteints) Interprétation : Hawaï est actuellement à l’aplomb du point chaud (fixe), les autres volcans, plus anciens étaient à l’aplomb du point chaud il y a 5Ma pour Nihoa, 10 Ma pour Necker, 12 Ma pour French Frigate… Ces alignements correspondent au déplacement de la plaque pacifique au dessus du point chaud situé à l’aplomb d’Hawaï http://eduterre.ens-lyon.fr/ressources_gge/hawaii/volcanisme-point-chaud-fr.swf

l  principaux  points    chauds    

0  Ma  

5,1  Ma  

1,28  Ma  

Point  chaud,  fixe  

Calcul de la direction et de la vitesse du déplacement de la plaque pacifique : v = d/t

De Hawaï à Yuryaku : 3500Km en 44Ma à 3500/44 = 79,5 Km / Ma (± 8 cm/an) De Yuryaku à Jimmu : 2000 Km en 21 Ma à 2000/21 = 95,2 Km / Ma ( ± 9 cm/an) Il existe un changement dans la dynamique de cette plaque: avant 40 Ma elle se déplace vers le nord, puis, assez soudainement (du moins sur l'échelle des temps géologiques), celle-ci change de direction pour s'orienter vers le nord-ouest. Afin d’être plus précis on réalise un graphe de l’âge des volcans en fonction de la distance au volcan actif, pour les 2 chaînes (+ Polynésie française = exercice 6 page 154) On voit bien que toutes les plaques ne se déplacent pas à la même vitesse et que les 2 chaînes issues du même point chaud (Hawaï et l’Empereur) ont changé de vitesse au cours du temps.

Ces points chauds proviendraient de remontées mantelliques profondes (panaches), trouvant leur origine à la base du manteau. NB on distingue, en fait aujourd’hui plusieurs types de points chauds

� type Hawaï, Polynésie, Réunion, issu de panaches mantelliques profonds, ils représentent un référentiel quasi fixe. � type pacifique ou Afrique : des panaches profonds entraîne une remontée massive du manteau. � fusion localisée du manteau provenant des forces induites par le déplacement des plaques

2. Les informations apportées par les forages des sédiments océaniques. (& pages 160, 161) En décembre 1968 et janvier 1969 Le Glomar Challenger a réalisé une série de forages dans l'Atlantique Sud de part et d'autre de la dorsale vers 30° de latitude sud. Chaque forage a traversé l'ensemble des couches sédimentaires jusqu'au plancher basaltique.

Ø Document 1 page 160 Rappels Sédiments : roches provenant de l’accumulation de dépôts de débris minéraux ou organiques, compaction et solidification. On sait que les différentes couches de roches sédimentaires correspondent à des dépôts successifs de sédiments. Donc plus une couche est profonde plus elle est ancienne (et inversement).

Les carottes de forage obtenues

Donc au contact des basaltes on trouve les sédiments les plus anciens tandis qu’en surface on trouve les sédiments les plus récents.

Ø Documents 2b page 161 : âge des sédiments au contact du basalte Observations : les sédiments les plus récents sont situés dans l’axe de la dorsale et plus on s’éloigne de la dorsale, de façon symétrique, plus l’âge des sédiments augmente. Les plus anciens, situés au niveau des côtes, sont datés du jurassique supérieur (145 Ma), on peut donc dire qu’ il y a 145 Ma ces sédiments se sont déposés au niveau de la dorsale puis ont été déplacés latéralement au fil de l’expansion océanique. L’océan Atlantique Sud s’est donc ouvert au jurassique supérieur. Coupe du fond océanique atlantique sud ouest

âge : 0, -5,3 -5,3, -23 -23, -34 -34, -56 -56, -65,5 -65,5, -99,5 Placez la dorsale sur le schéma : D

carottes de forage 21 16 Observations : la carotte 21, effectué à 2000 Km de la dorsale est plus épaisse et les sédiments les plus anciens, situés au contact des basaltes, sont datés du crétacé. La carotte 16, effectuée à quelques Km de la dorsale est moins épaisse, les sédiments les plus anciens sont datés du miocène. Il y a 65 Ma les basaltes situés au niveau de la carotte 21 étaient situés au niveau de la dorsale

Doc 1 page 170 : l’âge des sédiments océaniques (NB les plus anciennes roches continentales sont datées de 4Ga) Les sédiments océaniques les plus anciens sont datés de ± 200Ma. au niveau des marges passives. Au niveau des marges actives, les sédiments sont plus récents, les plus anciens ayant disparus avec le phénomène de subduction NB on peut noter que l’Atlantique Nord s’est ouvert plus tôt

21  :  n°  du  forage  

D  

Donc - plus on s’éloigne de l’axe de la dorsale, plus les sédiments sont épais, plus le nombre de strates de sédiments forés est important car la durée de sédimentation est plus longue ; - les sédiments au contact des basaltes sont de plus en plus anciens à mesure que l'on s'éloigne de l'axe de la dorsale; - les dépôts sédimentaires sont symétriques de part et d'autre de la dorsale ; - au niveau mondial, les sédiments les plus anciens : 200 Ma sont situés au niveau des marges passives ; - au niveau des marges actives, les sédiments les plus anciens ont disparu à cause de la subduction Mise en relation avec les anomalies magnétiques

Observations : la datation des anomalies magnétiques correspond à la datation faite grâce aux sédiments - - - - : axe de la dorsale Calcul de la vitesse d’expansion obtenue avec les sédiments : 1458 Km (dorsale au début du jurassique sup.) / 145,5 = 10Km / Ma (1 cm/an) pour Atlantique Ouest, donc 2 cm/an au total Calcul de la vitesse d’expansion obtenue avec les anomalies magnétiques : 1541 Km (de l’anomalie 5 à25)/ 139 Ma (153-14) = 1Km / Ma (1,1 cm/an), 2,2 cm/an au total.

Toutes ces observations sont en accord avec le modèle de la tectonique des plaques. Le plancher océanique est formé en continu au niveau des dorsales, sous l’effet des mouvements divergents, les 2 bordures de la dorsales s’éloignent, recevant le dépôt des sédiments, dont l’épaisseur augmente au fur et à mesure de son éloignement. L’expansion océanique se traduit par un vieillissement progressif de la croûte océanique qui s’éloigne de la dorsale. Cette expansion est limitée par l’apparition de zone de subduction lorsque des mouvements de convergence entraîne le plongement de la lithosphère la plus dense sous la lithosphère la moins dense. On peut imaginer qu’en vieillissant, la lithosphère gagne en densité jusqu’au moment où cette densité devient supérieure à celle de l’asthénosphère.

3. La vérification par les données GPS (& pages 162, 163)

Les mesures obtenues par les stations GPS ont permis de mesurer le déplacement instantané des plaques et de vérifier les prédictions du modèle. Le GPS (Global Positioning System) est un système de géodésie spatiale permettant le positionnement d’un grand nombre de sites mondiaux en trois dimensions (latitude, longitude, altitude) ainsi que la mesure du temps. Ce système, opérationnel depuis 1994, assure une couverture complète du globe 24 h/24 avec vingt-quatre satellites. Exemple (TP6) : l’Islande

L’islande est située sur une frontière de plaques divergente. Elle est située sur une dorsale, est le siège d’un intense volcanique basaltique et de séismes superficiels. Le modèle de la tectonique des palques nous permet de prédire que les 2 plaques s’éloignentl’une de l’autre, donc que l’Islande est soumise à des forces d’extension On étudie le déplacement de 2 stations (REYK et HOFN) située chacune sur une plaque.

Islande    

Plaque  eurasiatique      

Plaque  Amérique  du  nord      

Le vecteur somme correspond au déplacement global de la station (déplacement en latitude + déplacement en longitude) On constate bien que les 2 plaques s’éloignent l’une de l’autre à une vitesse de ± 2 cm/an On obtient ainsi :

La tectonique des plaques se révèle un modèle prédictif, ce qui est un critère déterminant pour une théorie scientifique. Il nous reste à comprendre quels sont les mécanismes de la création de la lithosphère océanique au niveau des dorsales et ceux de sa disparition au niveau des zones de subduction.