THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un modele

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THEME i – b la tectonique des plaques : l’histoire d’un modele. Depuis 1968 le modèle a été vérifié et affiné. Des données nouvelles ont permis d’affiner la structure de la Terre. Chapitre 7 : le modèle actuel de la tectonique des plaques. I / le decoupage en plaques. - PowerPoint PPT Presentation

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THEME i b la tectonique des plaques : lhistoire dun modele

Depuis 1968 le modle a t vrifi et affin.THEME i bla tectonique des plaques : lhistoire dun modeleDes donnes nouvelles ont permis daffiner la structure de la Terre.Chapitre 7 : le modle actuel de la tectonique des plaquesI / le decoupage en plaquesUn recensement prcis des picentres a permis de prciser les limites des plaques lithosphriques.

Le modle actuel comprend 12 grandes plaques et quelques petites.Ii / les donnees GPS et le mouvement des plaques lithospheriquesLa position dun point la surface de la Terre est dtermine par sa longitude et sa latitude.La longitude correspond la mesure de langle form par le point, le centre de la Terre et le mridien de Greenwich

La latitude correspond la mesure de langle form par le point, le centre de la Terre et lEquateur au niveau du mridien du point.

La position dun point la surface de la Terre peut tre dtermine laide dun GPSCoordonnes de Bidart (Pays basque)

Le GPS (gopositionnement par satellite) utilise un rseau de satellites permettant de dterminer les coordonnes de la station rceptrice.

Satellite

StationSignal envoy par le satellite

Signal reuUn deuxime signal indique le moment o le signal est mis ce qui permet de calculer le temps de parcours et donc la distance entre la station et le satellite.Puis la position de la station rceptrice est dtermine par triangulation.

Utilisation de donnes GPSLe site de la NASA donne les mesures effectues.ftp://sideshow.jpl.nasa.gov/pub/usrs/mbh/point/

DateVariation en longitudeIncertitude de la mesureTraitement de ces donnes brutes dans un tableur (notamment changement des .en , et ventuellement suppression des colonnes inutiles.A laide du tableur construction du graphique et affichage de la courbe de tendance de la forme y = ax + b

A quoi correspond a ?acorrespond la vitesse de dplacement du point tudi.En longitude le dplacement est vers lEst si a est positif et vers lOuest si a est ngatif.En latitude le dplacement est vers le Nord si a est positif et vers le Sud si a est ngatif.OuestEst++--NordSudCela permet de dterminer le dplacement des diffrentes plaques et de confirmer ainsi le modle de la tectonique des plaques qui prvoit leur dplacement.Exemple : lIslande est une le traverse par une limite de plaque.

Deux stations GPS ont t installes Reykjavk et HfnEtudions les rsultats obtenus la station de Hfn.

Interprter ces rsultats et prcisez le mouvement observ la station de Hfn

Cette station sest dplace vers lEst de 13,4 mm/a et vers le Nord de 14,9 mm/a.Rsultats obtenus pour la station de Reykjavik.

La station de Reykjavik sest dplace vers lOuest de 9,5 mm/a et vers le Nord de 19,3 mm/a.Dplacement de la plaque nord-amricaine Dplacement de la plaque eurasiatiqueDplacement des deux stations tudies

Les donnes GPS permettent de prouver et de prciser les diffrents mouvements des plaques lithosphriques.Iii / le modele permet dexpliquer certaines observationsLalignement des les volcaniques

Dans locan pacifique on observe un alignement de volcans.HawaCes volcans sont inactifs lexception du volcan hawaen, le Kilauea.Leur priode dactivit est de plus en plus ancienne en sloignant dHawa

Comment expliquer cette particularit ?La plaque pacifique sest dplace au-dessus dune source de magma reste fixe.Voir lanimation qui suit.

Nom du volcanAge du volcan (Ma) Distance de Kilauea (km)Incertitude sur l'ge (Ma)Manua Kea0,375540,05West Maui1,322210,4Kauai5,15190,2Nihoa7,27800,3Necker10,310580,4La Perouse1212090,4Laysan19,918180,3Midway27,724320,6Abbott38,732800,9Daikakuji42,434932,3Koko48,137580,8Jingu55,441750,9Nintoku56,244520,6Suiko (sud59,647940,6Suiko (central)64,748601,1Calculer la vitesse moyenne entre le Kilauea et Midway.A quoi correspond cette vitesse moyenne ?Cette vitesse correspond la vitesse du dplacement de la plaque pacifique au-dessus dune source fixe de magma (point chaud). Que remarquez-vous sur le document suivant ?

Il y a un peu moins de 44 Ma la direction de lalignement a chang.Que traduit ce changement ?Le mouvement de la plaque pacifique a chang de direction.Reconstituer le mouvement de la plaque pacifique au cours des 65 derniers millions dannes.Entre 65 et 44 Ma la plaque a eu une direction pratiquement Nord et vers 44 millions dannes il y a eu une mofication du dplacement qui est devenu O-NO jusqu maintenant.IV / LE MODELE A ETE AFFINE DANS LES ZONES DE DIVERGENCE ET DE CONVERGENCEA / LES ZONES DE DIVERGENCEAu niveau des dorsales on observe un flux de chaleur important.Quelle est son origine ?

Laxe de la dorsale est marque par un volcanisme important.Quelle est lorigine de ce magma ?

Emission de lave basaltique dans laxe de la dorsaleElments(% massique)Pridotites asthnosphriquesBasalte ocaniqueNoyauSi20,122,4-Al1,77,6-Fe2,18,674,5Mg22,47,2-Ca5,97,7-Na0,21,6-K0,10,4-O47,544,521Ni--4,5Quelle peut tre lorigine du magma basaltique ?La composition du magma basaltique est trs proche de celle des pridotites asthnosphriques.Mais la composition nest pas exactement la mme, donc la fusion na pas t totale.Le magma des dorsales rsulte de la fusion partielle des pridotites asthnosphriques .Dans quelles conditions se ralise cette fusion ?Lenclume diamant permet dtudier les conditions de temprature et de pression ncessaires la fusion des pridotites.

Diagramme Temprature/Pression de la fusion exprimentale des pridotites asthnosphriques.

A combien peut-on estimer le taux de fusion partielle ?

Le taux de fusion partielle est denviron 15%.O la fusion se produit-elle ?

Il faut atteindre plus de 1 200 C en profondeur pour que dbute la fusion partielle des pridotites.O trouve-t-on, au niveau des dorsales, les conditions ncessaires la fusion partielle des pridotites ?Le gotherme sous la dorsale

Sous la dorsale ocanique, le gotherme croise le solidus entre 20 et 80 km de profondeur. Cest l que se produit la fusion partielle des pridotites de lasthnosphre.Comment les pridotites asthnosphriques sont amenes dans ces conditions de temprature et de pression ? Quels phnomnes observent-on dans les zones de divergence ?Lexpansion entrane un amincissement de la lithosphre et une remonte de lasthnosphre.

Noter la prsence de failles normales et de sdiments ant et syn-rift.Les pridotites asthnosphriques subissent une baisse de pression lie la remonte de lasthnosphre sans baisse de temprature (dcompression adiabatique) ce qui provoque alors la fusion partielle de ces pridotites.La fraction liquide constitue des gouttelettes de magma qui remontent vers la surface par diffrence de densit et se rassemblent dans un rservoir magmatique. En se refroidissant elle donnera du gabbro en profondeur (refroidissement lent) et du basalte en surface (refroidissement rapide).La partie solide forme les pridotites rsiduelles appauvries du manteau.Ce sont les pridotites lithosphriques.La formation de la lithosphre ocanique au niveau des dorsales est appele laccrtion ocanique. MohoGabbroSdimentsBasaltePridotites asthnosphriquesLa formation de la lithosphre ocaniqueChambre magmatique Cristallisation FractionneIsotherme 1300CFusion Partielle

Pridotites lithosphriques78Sachant que la teneur dun lment chimique dans la pridotite asthnosphrique se rpartit dans la partie fondue (le magma lorigine du basalte) et dans la partie reste solide et qui forme les pridotites rsiduelles, comment estimer le taux de fusion partielle des pridotites.Dterminer le taux de fusion avec les donnes ci-dessus.Elments chimiquesMgAlPridotites asthnosphriques24,81,9Basalte ocanique3,98,3Pridotites rsiduelles29,80,3Si la fusion est totale : [AL] Pridotitesini = [Al] basalte x 1 + [Al] Peridotitesrs x 0Si la fusion est nulle : [AL] Pridotitesini = [Al] basalte x 0 + [Al] Peridotitesrs x 1[AL] asthnosphre = [Al] basalte x f + [Al] lithosphre x (1 f)Avec f = taux de fusion partielle1,9 = 8,3 x f + 0,3 x (1 f)1,9 = (8,3 - 0,3) x f + 0,3f = (1,9 0,3) / (8,3 - 0,3)f = 0,20f = 20 %B / LES ZONES DE CONVERGENCERpartition des foyers dans une zone de subductionComment interprter la rpartition des foyers ?

Schma interprtatif

La prsence de foyers grande profondeur traduit la prsence de matriel rigide au milieu de lasthnosphre ductile.Ce matriel rigide correspond la plaque lithosphrique ocanique qui plonge dans lasthnosphre.La tomographie sismique compare les temps darrive des ondes sismiques aux temps thoriques calculs sur un modle tabli partir dun grand nombre de relevs.

Sachant quune augmentation de temprature rend les roches moins rigides et quune baisse de la rigidit entrane une diminution de la vitesse des ondes sismiques, que traduit un retard dans larrive des ondes sismiques ?Un retard dans larrive des ondes sismiques traduit une anomalie chaude alors quune vitesse augmente traduit une anomalie froide.

Quels renseignements apporte le document ci-dessus ?La tomographie sismique montre que dans les zones de subduction de la matire froide se trouve grande profondeur.Ce qui confirme lenfoncement de la lithosphre ocanique plus froide dans lasthnosphre.Cette matire froide correspond la lithosphre ocanique qui senfonce dans lasthnosphre.C / COUPLAGE ACCRETION / SUBDUCTIONLaccrtion ocanique et la subduction sont couples.Au niveau dune dorsale se met en place une lithosphre ocanique nouvelle qui disparat au niveau des zones de subduction.Couplage accrtion/subduction