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Tectonique des plaques! 1

A. La Terre dans lʼUnivers !!B. La structure du globe et son exploration !!C. Tectonique des plaques ! !D. Histoire de la Terre !

Introduction aux Sciences de la Terre!

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Tectonique des plaques !

Introduction : Wegener et la dérive des continents

I. Identification et cinématique des grandes plaques lithosphériques

1. Les grandes plaques lithosphériques 2. Le paléomagnétisme et la cinématique des plaques

II. Les zones en ouverture

1. Le rifting 2. L’origine des basaltes océaniques

III. Les zones en convergence

1. La disparition de la lithosphère océanique 2. La collision continentale

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TECKTONIC ? !

Introduction aux Sciences de la Terre!

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La révolution de la Tectonique des Plaques !

! Théorie de la dérive des continents (1912)!

Alfred WEGENER (1880 – 1930)!

Développement : !- des datations radio chronologiques (1905),!! !- de la sismologie (1909),!! !- de la gravimétrie (1909),!! !- des mesures paléomagnétiques (1954)!

Découverte : !- des dorsales (1960),!! !- des zones de subduction (1967)!

! Théorie de la tectonique des plaques (1968)!

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Wegener et la dérive des continents (1915)

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Tectonique des plaques !

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Wegener et la dérive des continents (1915)

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Tectonique des plaques !

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Wegener et la dérive des continents (1915)

recoupement dʼobservations provenant dʼorigines diverses :!!!- topographiques!!- structuraux !!!- paléontologiques! !- climatiques!

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La dérive des continents - indices structuraux

anciennes chaînes de montagnes

(p.e. cartes de la chaîne précambrienne de l’Afrique de l’Ouest âgée de 2 milliards d’années, elle se poursuit dans le Nordeste brésilien)

altitude moyenne

continents ~ 300 m océans ~ - 4!800 m

!

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La dérive des continents - indices structuraux II!

anciennes chaînes de montagnes : La chaîne calédonienne n’est complète que si l’on réunit l’Europe du Nord, le Groenland et les Appalaches américaines.!

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La dérive des continents - indices paléontologiques!

faunes et flores continentales anciennes se regroupent en ensembles géographiques distincts.!!!!! !!LʼAmérique du Nord et lʼEurope, lʼAmérique du Sud et lʼAfrique, enfin lʼAustralie, lʼAfrique du Sud et lʼInde. !!

A partir de 150 Ma, ces faunes et flores dʼabord équivalentes se différencient de plus en plus.

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La dérive des continents - indices climatiques

carbonifère (fin de l’ère primaire) tillites (sédiments d’origine glaciaire) - Amérique du Sud

- Australie actuellement loin des pôles... (même époque : terrains houillers d’Amérique du Nord, de l’Europe et le nord-est de l’Asie : flores de fougères fossiles => climats équatoriaux, chauds et humides. aucun de ces espaces ne se trouve actuellement situé sous l’équateur.)

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La Pangée de Wegener

L’idée de Wegener : continentaux tous groupés à la fin du primaire en - une masse continentale unique, la Pangée, - entourée d’un océan unique la Panthalassa.

Ensuite, la Pangée s’est fragmentée en blocs continentaux qui sont devenus mobiles les uns par rapport aux autres et par rapport aux pôles.

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Le moteur et ses critiques

Wegener 1915 !continents légers flottent sur le fond des océans. !!moteur : rotation de la Terre sur son axe!!=> mobilité des continents vers lʼOuest et vers lʼéquateur!

!Jeffreys 1925 !forces de marées insuffisantes!

!=> modèle de mobilité des continents rejeté!!

!(avec seulement le moteur inexact - !!mais les observations indiscutables)!

!Il faudra attendre 1960 (paléomagnétisme) pour que lʼidée de la mobilité de lʼensemble de la lithosphère terrestre sʼimpose. !

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échelle de temps géologique

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répartition des séismes!

Carte de répartition des séismes de magnitude supérieure à 4!Carte de répartition des séismes de magnitude supérieure à 5

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des séismes aux plaques lithosphériques!

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résistance mécanique!

Résistance mécanique de la lithosphère exprimée en fonction de la profondeur. Cette résistance augmente en descendant dans la croûte supérieure ainsi que dans le manteau supérieure!

Domaines !élastiques!

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Carte des grandes plaques lithosphérique

14 plaques lithosphériques principales - des plus grandes (Pacifique, Eurasienne, Nord américaine) - aux plus petites (Juan de Fuca).

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Carte des grandes plaques lithosphérique

limites ne se calquent pas sur un bord des continents : il existe des limites de plaques - au milieu d’océans (Pacifique, Atlantique) - entre continent et océan (Amérique latine) - ou entre continents (Europe et Afrique).

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Paléomagnétisme et cinématique des plaques!

Champ magnétique terrestre :!!!

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Champ magnétique terrestre !

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Champ magnétique terrestre !

tg I = 2 tg L où I est l’inclinaison et L la latitude du lieu

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Enregistrement du champ magnétique!

Les minéraux ferromagnétiques sont capables dʼenregistrer le champ magnétique qui règne au moment de leur formation!

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Lʼenregistrement du champ magnétique terrestre dans les roches

transition entre comportement paramagnétique -> ferromagnétique!minéraux dans une coulée de lave en cours de refroidissement! figent le champ magnétique local !au moment où ils passent en dessous de la !température de Curie !(magnétite : 585° C; hématite : 675° C fer pur 770°C). !

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Lʼenregistrement du champ magnétique terrestre dans les roches

transition entre comportement paramagnétique -> ferromagnétique!minéraux dans une coulée de lave en cours de refroidissement!figent le champ magnétique local au moment où ils passent en dessous de la !température de Curie (magnétite : 585° C; hématite : 675° C fer pur 770°C). !

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Inversions du champ magnétique terrestre !

Etude des laves du massif central !

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Inversions et dorsales océaniques !

Le plancher océanique est créé en continu au niveau de la dorsale.!Il enregistre le champ magnétique et ses variations au cours du temps.!

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Echelle magnétostratigraphique

jusquʼau Crétacé supérieur!En noir le champ normal en blanc le champ inverse

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Vitesses dʼexpansion océanique!

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La dérive des pôles !

Etude du paléomagnétisme de roches continentales (derniers 500 Ma) les - enregistrements du magnétisme récents => même position;

- enregistrements du magnétisme anciens => translatés.!!!!!!!!!!!!

Superposition excellente jusqu’au Jurassique moyen Europe et Amérique du Nord ont bougé de la même façon par rapport aux pôles. A partir de 150 Ma les deux continents se sont éloignés l’un de l’autre, !

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La dérive des continents!

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La dérive des continents!

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Volcanisme intraplaque!

1-Hawaï !8-San Felix !15-Açores !22-Bellemy !29-Réunion !36-Melbourne!2-Îles Marquises !9-Juan Fernandez !16-Îles Canaries !23-Bouvet !30-Comores !37-Caroline!3-Îles de la Société !10-Galapagos !17-Cap Vert !24-Trinidade !31-Zambria !38-Lord Howe"!4-Guyot Macdonald !11-Guyot Bowie !18-Ascension !25-Marion !32-Mt. Cameroun !39-Tasmanie"!5-Tuamotou !12-Yellowstone !19-Fernando de Nor. !26-Crozet !33-Afar !"!6-Pitcairn !13-Long Valley !20-Sainte-Hélène !27-Kerguelen !34-Tibesti !"!7-Île de Paques !14-Islande !21-Tristant da Cunha !28-Amsterdam !35-Mont Tahat!

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déplacement des plaques et points chauds!

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Déplacements des plaques!

Marges passives!Marges actives!! zones de coulissage,!! zones de divergences,!! zones de convergences!