PDF : La tectonique des plaques et la cinématique - Partie 4

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  • La tectonique des plaques et la cinmatique Partie 4

    V. LES DONNES DU FLUX DE CHALEUR

    VII. CONCLUSIONS (2 DIAPOS)

    VI. LA CINMATIQUE

    1. Cinmatique fonde sur les donnes ocaniques : modles pour les mouvements relatifs, de NUVEL MORVEL (2 diapos) 2. Vrification dun postulat important 3. La cinmatique : les mouvements absolus. Le Pacifique. 4. La cinmatique : les mouvements absolus. lAtlantique sud 5. La cinmatique : les mouvements absolus, le modle de Gripp et Gordon 6. La cinmatique fonde sur les donnes godsiques 7. Comparaison entre les donnes gologiques et les donnes godsiques

    1. Dcroissance du flux sur les flancs des dorsales 2. Correspondance Flux-Tomographie sismique (2 diapos)

    En 4 parties

    La tectonique des plaques et la cinmatique Partie 4

    Voir chapitre 8

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    Extrait du site elements-geologie.com, complmentaire du livre lments de gologie 15e d. de Maurice Renard, Yves Lagabrielle, Erwan Martin et Marc de Raflis, Dunod Editeur, 2015.

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    Sommaire

  • V. LES DONNES DU FLUX DE CHALEUR

    Le flux de chaleur apporte des arguments trs importants pour confirmer le renouvellement des fonds ocaniques. Les mesures sont faites dans les zones ensdimentes laide de sondes thermiques (thermistances) montes sur de grands carottiers et qui mesurent les tempratures diffrentes profondeurs dans les sdiments ocaniques. Lcart de temprature donne la valeur du gradient gothermique, le flux est obtenu en multipliant cette valeur par la conductibilit thermique du milieu. On a remarqu quentre 3 Ma et 100 Ma, le flux sur les flancs dune dorsale passe de 6 HFU 1,1 HFU par endroit. Cela prouve que laxe des dorsales est plus chaud et que la lithosphre se refroidit en vieillissant : ceci nest possible que si du manteau chaud remonte verticalement puis stale horizontalement. Cest bien le processus de lexpansion ocanique. Sil ny avait pas daccrtion ocanique, le flux gothermique sous les ocans ne montrerait JAMAIS une telle dcroissance symtrique partir de laxe de la dorsale.

    1. Dcroissance du flux sur les flancs des dorsales

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  • La rpartition des valeurs du flux nous enseigne donc que laxe des dorsales est le sige de la remont de matriel mantlique chaud. De faon totalement indpendante, la tomographie sismique nous montre que les ocans sont le sige danomalies ngatives de vitesse sismique, centres sous les dorsales, qui sexpliquent par la prsence dun matriel mantlique anormalement chaud sous laxe.

    2. Correspondance Flux-Tomographie sismique

    Tomographie sismique en ondes S Pour z = 100 km, la distribution des anomalies de temprature est en total accord avec les processus de la tectonique des plaques. Les dorsales se situent au-dessus des zones les plus chaudes du manteau. Les anomalies sont larges pour les dorsales rapides et plus rduites pour les dorsales lentes (voir chapitre 21) en relation avec les vitesses douverture.

    Flux gothermique Daprs Shapiro et Ritzwoller, EPSL, 2004

    V. LES DONNES DU FLUX DE CHALEUR

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  • Les cartes simplifies ci-dessous rsument les concidences entre les donnes de flux et de tomographie. Rappelons que ces donnes sont totalement indpendantes.

    2. Correspondance Flux-Tomographie (suite)

    V. LES DONNES DU FLUX DE CHALEUR

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  • VI. LA CINMATIQUE

    La cinmatique classique dcrit les mouvements des plaques lithosphriques essentiellement grce aux donnes palomagntiques. On peut dfinir la cinmatique finie qui concerne le mouvement des plaques dans le pass et la cinmatique instantane qui concerne le mouvement actuel des plaques (infinitsimal). La cinmatique instantane, fonde sur les donnes ocaniques, sappuie en fait sur des donnes magntiques qui remontent lgrement dans le pass, jusquau chron 2A (voir la partie 3). Les cinmaticiens ont tabli des modles de dplacement des plaques laide de formulations mathmatiques prenant en compte des contraintes dordre vari : les vitesses douverture aux dorsales connues par les anomalies magntiques, les orientations des zones de fracture, les vecteurs glissement des sismes de subduction, etc Les donnes ne sont donc pas homognes : on mlange des moyennes sur plusieurs Ma dun ct, et de vritables instantans de mouvements sismiques que sont les vecteurs glissement, de lautre. Le premier modle de Le Pichon en 1968 avait 6 plaques, on a ensuite beaucoup utilis le modle 11 plaques de Minster et Jordan, publi en 1978, puis partir de 1990, le modle NUVEL 1 par DeMets et coll., avant que ne soit publi le modle MORVEL 25 plaques.

    1. Cinmatique fonde sur les donnes ocaniques : modles pour les mouvements relatifs, de NUVEL MORVEL

    Le modle NUVEL 1 modlise 12 plaques dont les mouvements sont contraints de la faon suivante : Frontires divergentes : vitesses dexpansion partir de lanomalie 2A sur 277 points rpartis sur 16 frontires de type dorsale. Frontires en coulissage : dtermination du ple relatif de rotation entre 2 plaques par lintersection des grands cercles perpendiculaires aux traces actives des failles transformantes. Frontires convergentes : les vecteurs glissement de 724 sismes majeurs ont t compils. Si lon considre n plaques sur le globe, lune tant suppose fixe, il y a 3x (n 1) composantes de vitesse de rotation dterminer, 33 inconnues si le systme a 12 plaques. Chaque observation dazimut ou de vitesse fait lobjet dune quation, soit 1122 quations dans le cas de NUVEL 1. La figure ci-contre est le gohdre , cest dire lensemble des relations travers les frontires des plaques utilises pour le modle. Certaines frontires nont pas t utilises car il nexiste pas ou peu de donnes fiables.

    Daprs Ph. Huchon, dans La convergence Lithosphrique, Vuibert, SGF, 2005.

    Note : en 1994, les auteurs de NUVEL proposent une lgre rvision du modle 1, le modle NUVEL 1A, en raison dun recalage de lanomalie 2A.

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  • Le dernier n des modles est le modle MORVEL, labor par les auteurs des prcdents modles (DeMets, Gordon, Argus) et publi en 2010. Il prend en considration beaucoup plus de plaques que NUVEL et fonde les des contraintes sur les anomalies magntiques. LAfrique est dcoupe en 3 nouvelles plaques, lAmrique du sud galement ; les plaques comme Caroline, Sundaland, etc. apparaissent. Les mouvements ainsi calculs dcrivent 97% de la surface de la Terre. Les donnes magntiques pour les taux douverture et les azimuts des failles sont calcules pour 16 plaques majeures. On se sert des donnes GPS pour contraindre les mouvements des 5 plaques restantes. A la diffrence de NUVEL 1A, on utilise les anomalies pour les plaques rapides seulement jusqu 0.76 Ma.

    Charles DeMets, Richard G. Gordon, Donald F. Argus, "Geologically current plate motions", Geophysical Journal International, April 2010, 181(1), 1 - 80

    1. Cinmatique fonde sur les donnes ocaniques : modles pour les mouvements relatifs, de NUVEL MORVEL (suite) MORVEL signifie Mid Oceanic Ridge Velocities, en raison du poids important allou aux dorsales

    VI. LA CINMATIQUE

    Par la fiabilit des calculs et la trs bonne corrlation avec les donnes GPS, les auteurs confirment que le postulat des plaques rigides reste trs adapt pour dcrire les mouvements de la surface terrestre.

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  • Nous avons vu que la vitesse linaire dune plaque varie avec la position du point de mesure sur la plaque : elle est nulle au ple eulrien et maximum lquateur eulrien. Si la tectonique des plaques sapplique, ce postulat doit tre vrifi. La connaissance de lge des anomalies qui autorise le calcul des taux douverture nous permet de le confirmer.

    2. Vrification dun postulat important

    Les vitesses douverture de lAtlantique doivent diminuer lorsque lon se dplace vers le Nord et vers le Sud, cest dire lorsquon se rapproche des ples de rotation Amrique du Nord/Eurasie (au nord) et Afrique/Amrique du sud (au sud). La mme relation se vrifie si lon considre la dorsale sud-est indienne qui souvre entre les plaques Australie et Antarctique.

    Daprs Ph. Huchon, dans La convergence Lithosphrique,