Cours 6 : Tectonique des plaques

<ul><li>Prochains cours23 avril, de 10:00 13:00 : cours sur le climat (1 classe inverse, 1 classe traditionnelle)7 mai de 10:00 11:30 : prparation lexamen </li><li>Dossier scientifique :Vido en ligne le 6 avrilQCM en ligne : semaine du 20 avril (crneau de 5h encore en discussion)</li><li>Continents et fonds ocaniquesPartie 1 : La tectonique des plaques</li><li>Le Quizz dentre</li><li>Quelle observation a t utilise pour dmontrer la drive des continents ?Les fossilesLa concordance des ctesLe palomagntisme des roches continentalesLes traces danciens glaciers</li><li>La drive des continents pour Wegener estUne hypothseUne thorieUn modleUn postulat</li><li>A quelle question tentaient de rpondre les gologues laube des annes 60 ?Comment les continents bougent-ils ?Pourquoi les roches vieilles sont en altitude ?Pourquoi les fonds marins sont-ils en expansion ? Y-a-til des sismes en dessous de 600km ?</li><li>Les anomalies magntiques des fonds ocaniques reprsententUn champ magntique contenu dans les rochesDes variations latrales du champ dans le noyauDes inversions priodiques du champ terrestreDes vitesses de production de crote ocanique variables</li><li>Les chanes de montagnes sontDes limites de plaquesDes limites de plaques diffusesNe sont pas explicables par la tectonique des plaques</li><li>Le ple dEuler estLe ple de rotation de la TerreLintersection de la surface terrestre avec laxe de rotation de la TerreLintersection de la surface terrestre avec laxe de rotation de la plaque</li><li>On peut calculer la vitesse angulaireSi on connat le ple dEulerSi on connat la vitesse linaireSi on connat les deuxSi on dispose de mesures GPS de la vitesse linaire</li><li>Lorigine des mouvements de surface se situeDans le noyauDans le manteauDans la lithosphreDans les zones de subduction</li><li>La viscosit du manteau dpendDe la profondeurDe la pressionDe la tempratureDes contraintesDe la quantit deau dans les rochesDe rien de tout a</li><li>Faire des quipes et vous regrouper</li><li>Je rponds vos questions</li><li>Le Big Quizz</li><li>QuestionRponse 1Rponse 2Rponse 3Rponse 4Rponse 5</li><li>Expliquer faille transformante - Quizz</li><li>QuizzQuel est le sens de dplacement de ces failles transformantes ?a.b.Dorsale Dorsale Dorsale Subduction</li><li>QuizzQuel est le sens de dplacement de ces failles transformantes ?c.d.SubductionSubductionSubductionDorsale </li><li>Quizz</li><li>QuizzQuel est le sens de dplacement de ces failles transformantes ?a.b.</li><li>QuizzQuel est le sens de dplacement de ces failles transformantes ?c.d.</li><li>Quizz</li><li>Sens du mouvementDextreSnestre</li><li>Quizz</li><li>Wilson (1965)Transformantes tmoins de lexpansionNon transformantesRides = marqueurs du dplacementFailleRides ocaniquesFailleFaillesLes failles transformantes</li><li>Les failles transformantesMcanismes au foyerDtermine le type de faille lorigine du sisme- orientation- nature convergente, divergente ou coulissanteCf. TD !</li><li>Trouvez le ple de rotation</li><li>Les principes de la tectonique des plaquesLe modle gomtrique : Le thorme dEulerPrdictions</li><li>Thorme dEuler : Failles transformantes = Petits cercles dont le centre est sur laxe du ple dEulerUniversit de Ligehttp://www.ulg.ac.be/geolsed/geol_gen/geol_gen.htmLes principes de la tectonique des plaquesComment trouver ces ples ? Utiliser les failles transformantes pour dterminer la position des ples dEulerFaille transformante</li><li>Utiliser(i) les anomalies magntiques (ii) la position du ple dEuler on dtermine la vitesse angulaireV = w.d wd VLes principes de la tectonique des plaquesComment dterminer la vitesse angulaire ?</li><li>ple dEuler</li><li>Chaque groupe utilise lapplication exprimentale :Geosciences3d.univ-lyon1.fr -> La dernire ressourceInstaller la petit player Unity si vous ne lavez pas dj faitDterminer le ple dEuler du dplacement Amrique du Sud/Afrique Dterminer la vitesse angulaire</li><li>Commenter la vido 3D en direct live</li><li>Ce quil faut retenirLa surface de la Terre bouge ~3cm/an (= vitesse de croissance des ongles)On peut diviser la surface en un puzzle lithosphrique = les plaquesLes mouvements doivent respecter des rgles lmentaires de gomtrieLa thorie prdit la vitesse en tout point du globe !La tectonique des plaques est une THEORIE. Elle est donc simplificatrice et nexplique pas tout par essence</li><li>La drive des continents</li><li>http://geosciences3d.univ-lyon1.fr/resources.php#DER_CONT</li><li>La drive des continentsSymmtrie des ctes</li><li>La drive des continentsDistribution des espcesLes observations</li><li>La drive des continentsRelations ptrologiques et structurales</li><li>La drive des continentsClimat pass</li><li>La drive des continentsMouvements latraux</li><li>Isostasie : les roches ocaniques sont diffrentes des roches continentales Les continents (sial) drivent sur le manteau (sima)Forces motrices : isostasie sur un ellipsode et maresLa drive des continentsLes mcanismesLe modle de Wegener (1920)</li><li>La drive des continentsLa convection de Holmes (1930)</li><li>APW : hypothse du diple terrestre tg (Incl) = 2 cotg (colat)La drive des continentsLes preuvesPrincipes du palomagntisme</li><li>La drive des continentsDrive des ples (1955)</li><li>Lexpansion des fonds ocaniques</li><li>Lexpansion des fonds ocaniquesTopographie et geDistribution hypsomtrique</li><li>Lexpansion des fonds ocaniquesDistribution des ges</li><li>Lexpansion des fonds ocaniquesDistribution des sesmes : des zones localises</li><li>Lexpansion des fonds ocaniquesSismes profonds : plans de Wadati-Bnioff</li><li>Failles transformantesConcept de Wilson (1965)Lexpansion des fonds ocaniques</li><li>Les diffrents types de failles transformantesLexpansion des fonds ocaniques</li><li>Lexpansion des fonds ocaniquesLes mcanismes au foyer</li><li>Lexpansion des fonds ocaniques</li><li>Lexpansion des fonds ocaniques</li><li>Lexpansion des fonds ocaniquesMagntisme des fonds ocaniquesDes anomalies mesurables</li><li>Lexpansion des fonds ocaniquesUn modle pour leur origine</li><li>La thorie</li><li>Bloc crustal indformable (lastique) = lithosphreSe dforme uniquement ses frontiresChangement de forme : rides et subductionConservative : failles transformantesLa thoriePlaques et frontires de plaquesConcept de plaque (Morgan, 1968)</li><li>Rgles gomtriquesLe modle gomtrique : Le thorme dEulerPrdictionsLa thorie</li><li>La thoriehttp://geosciences3d.univ-lyon1.fr/resources.php#MVT_RIGIDE_SURFACE</li><li>La thoriehttp://geosciences3d.univ-lyon1.fr/resources.php#TTQ_PLAQUE</li><li>Utiliser(i) les anomalies magntiques (ii) la position du ple dEuler on dtermine la vitesse angulaireV =.ddVComment dterminer la vitesse angulaire ?La thorie</li><li>http://lab3d.univ-lyon1.fr/Geology/app6/</li><li>Chane de lEmpereur (Hawaii)Mesurer des vitessesPoints chauds = panaches profonds Les points chaudsLa thorie</li><li>Identifier les points chauds un refrentiel absoluLa thorie</li><li>Quelles prdictions permet la thorie ?Les vitesses en tout point (modle NUVEL-1)ple dEuler AntarctiqueLa thorie</li><li>Les vitesses en tout pointLa thorie</li><li>Evolution dune jonction tripleLa thorie</li><li>Stabilit des jonctions triplesLa thorie</li><li>5</li><li>3</li><li>2</li><li>Claire L. Evans</li><li>Limites de la thorie</li><li>Limites de la thorie</li><li>Limites de la thorieGPS : PrincipesConfrontations aux mesures instantannes</li><li>Application lAmrique du SudLimites de la thorie</li><li>Limites de la thorie</li><li>DynamiqueLimites de la thorie</li><li>Limites de la thorie</li><li>Limites de la thorie</li><li>Limites de la thorie</li><li>Limites de la thorie</li><li>Limites de la thorie</li><li>Limites de la thorie</li><li>Depuis quand existe la tectonique des plaques?Limites de la thorie</li><li>Et sur les autres plantes?Limites de la thorie**lorsque les plaques glissent latralement les unes contre les autres le long de failles; ce type de limites permet d'accommoder des diffrences de vitesses dans le dplacement des plaques les unes par rapport aux autres *Un mcanisme au foyer permet de dterminer quel type de faille est l'origine du sisme, l'orientation de cette faille, ainsi que la direction de glissement des blocs sur cette faille. Cela permet donc de savoir la nature convergente, divergente ou coulissante du mouvement associ. On illustrera d'abord le cas thorique d'une faille dcrochante telle que celle montre sur la figure 1.1. La thorie des mcanismes au foyer utilise les informations obtenues sur le premier mouvement reu la station. Ainsi, la composante N-S d'un sismographe plac en A sera en dilatation alors que pour une station en B, elle sera en compression. **Le mouvement dun bloc pouvait tre dcrit par une simple rotation entre sa position initiale et sa position finale, rotation dfinie par un axe passant par le centre de la Terre (axe eulrien) et une vitesse angulaire. Les failles transformantes correspondaient des petits cercles centrs sur laxe eulrien. Pour determiner laxe dEuler du mouvement dune plaque, il suffit didentifier un petit cerble qui suit une faille transformante. En ralisant ce travail sur plusieurs failles transformantes, il est possible de dterminer au mieux la position du ple dEuler prcisment. *La mme anne et indpendamment, Dan Mc Kenzie et Robert Parker dvelopprent des ides analogues en introduisant le terme de plaque et lanne suivant, Xavier Le Pichon, en fit une premire application. Il divisa la surface du globe en 6 plaques lithosphriques dont il dtermina les frontires partir de lactivit tectonique et calcula les ples de rotation de leur mouvement relatif depuis 120 millions dannes. Par la suite, ces mmes procds permirent par simple fermeture des ocans de reconstruire les positions successives des continents depuis 200 millions dannes. En 1968, Isaks, Jack Oliver et Lynn Sykes parlrent de nouvelle tectonique globale en vrifiant quelle tait conforme aux phnomnes sismiques, et Vine et Hess introduisirent lexpression tectonique des plaques. *Les vitesses de ces dplacements vont de presque rien plusieurs centimtres par an, jusqu' 20 cm/an dans certaines rgions du Sud-Est asiatique (Papouasie-Nouvelle Guine) et du Pacifique (Tonga-Kermadec) ! *Snider-Pelligrini : palontologie ; Taylor : gologie.Wegener a fait une synthse dobservation pour proposer que les continents avaient t tous runis en un seul : la Pange. Il sopposait aux ides de lpoque qui considraient que les continents formaient toute la surface du globe et staient effondrs avec le refroidissement de la Terre. Tous les arguments de Wegener peuvent tre aussi repris dailleurs dans ce cadre quasiment.Wegener proposait que la drive des continents pouvait tre ralis grce des forces centrifuges qui repoussaient les continents vers lquateur et la prcession astronomique (la variation de laxe de rotation de la Terre) - les mares.******Cependant, la science lpoque tait dj trs avance dans les domaines de la physique. Sir Harold Jeffreys, qui notamment a travaill sur le noyau liquide, demontrait que les forces voques par Wegener taient bien trop faibles pour que les roches se dforment et que les continents bougent. La thorie de Wegener comportait trop de faiblesses. Certes, lide de drive des continents est la bonne, mais les forces mises en jeu et les consquences ntaient pas adquates. **Cest lquipe de Stanley Runcorn dans les annes 1950, qui a vraiment dmontr la drive des continents avec des observations indpendantes de celles utilises dans lhypothse de Wegener. Runcorn est un pionnier du palomagntisme, lenregistrement du champ magntique pass dans les roches.**************La mme anne et indpendamment, Dan Mc Kenzie et Robert Parker dvelopprent des ides analogues en introduisant le terme de plaque et lanne suivant, Xavier Le Pichon, en fit une premire application. Il divisa la surface du globe en 6 plaques lithosphriques dont il dtermina les frontires partir de lactivit tectonique et calcula les ples de rotation de leur mouvement relatif depuis 120 millions dannes. Par la suite, ces mmes procds permirent par simple fermeture des ocans de reconstruire les positions successives des continents depuis 200 millions dannes. En 1968, Isaks, Jack Oliver et Lynn Sykes parlrent de nouvelle tectonique globale en vrifiant quelle tait conforme aux phnomnes sismiques, et Vine et Hess introduisirent lexpression tectonique des plaques. *Comme tout bouge la surface de la Terre, il est ncessaire de dire par rapport quoi exactement on dfinit un mouvement donn. On a constat qu'un certain nombre de volcans (en gnral marins, les fameux points chauds !) ne bougeaient que trs faiblement les uns par rapport aux autres : en gros, ils sont stables et les plaques "dfilent" par dessus. **Les vitesses de ces dplacements vont de presque rien plusieurs centimtres par an, jusqu' 20 cm/an dans certaines rgion du Sud-Est asiatique (Papouasie-Nouvelle Guine) et du Pacifique (Tonga-Kermadec) ! **This kind of image you see it in high school. The seafloor, the continents, the tectonic plates.As a geologist, Id like to start from reconstructing the evolution of the motion of continents and of the seafloor back in time.***Remember: a model is there to fill the holes. Can we do that with our model of convection in the mantle?Here are the equations: linear but coupled. We use them for a long time. But the rheology is complex and difficult to implement.**</li></ul>