Chapitre C
Tectonique des plaques, structure et dynamique

 
Les zones actives sont des zones généralement étroites du globe terrestre marquées par de nombreux séismes, accompagnées ou non par du volcanisme .

La répartition linéaire des zones actives au niveau de structures géologiques nous indique qu'il existe un lien entre leur position et la structure interne de la planète :
  • Les chaînes volcaniques continentales ou sous-marines (dorsales)
  • Les fosses océaniques, marquées par des zones très profondes
  • les chaînes de montagnes, où les roches s'empilent et se déforment

    1°-La structure du globe terrestre
-Feuille 4C1: La découverte des plaques lithosphériques.

Principales plaques lithosphériques du globe

Zones actives en Vidéo

Une plaque lithosphérique est une vaste zone stable peu ou pas active constituée de lithosphère aux roches rigides et délimitée par des zones actives.
  • Des plaques entièrement océaniques
  • Des plaques constituées d'une partie océanique et d'une partie continentale.










La terre est un véritable "puzzle de plaques"

A partir d'une carte des limites actives du globe terrestre, on identifie :
  • Les plaques lithosphériques principales : Australo-Indienne, Pacifique, Eurasiatique, Africaine, Antarctique, Nord et Sud-Américaines, Nazca,
  • Les microplaques lithosphériques : Coco, Philippines, Caraïbe, Ibérique,
La lithosphère est donc une enveloppe superficielle de roches rigides et cassantes formée de plusieurs plaques lithosphériques aux limites actives.
 
-Feuille 4C1: La propagation des ondes sismiques dans la roche.
L'étude graphique de la vitesse de propagation des ondes sismiques en profondeur nous permet d'obtenir des renseignements sur la nature et les propriétés des roches qui constituent le globe terrestre.
 

Vitesse des ondes sismiques en profondeur

Structure du Globe

Allez plus loin
 
La lithosphère est constituée de roches rigides qui, sous l'effet de la contrainte, peuvent se rompre. Il s'agit de l'enveloppe où sont localisés les séismes :
  • La lithosphère continentale est généralement épaisse et peu dense, et elle est constituée de granite en surface et de péridotite rigide en profondeur
  • La lithosphère océanique est généralement fine et dense, et elle est constituée de basalte en surface et de péridotite rigide en profondeur.
L'asthénosphère est une enveloppe profonde du globe, constituée de roches peu rigides et déformables sous la contrainte, sur laquelle repose la lithosphère.
 
Compléter un schéma bilan
Nous avons mis en évidence que des plaques lithosphériques rigides reposent sur une asthénosphère aux roches qui se déforment sous la contrainte.
Quelles sont les conséquences directes d'une telle structure ?
 

Modélisation des plaques lithosphériques
Océan Atlantique Nord à -65 ma

Océan Atlantique Nord à -23 ma
  • J'dentifie la lithosphère continentale
  • J'identifie la lithosphère océanique
  • J'identifie l'asthénosphère
      2°-Le mouvement des plaques lithosphériques
-Logiciel + manuel p184: Mise en évidence par des satellites.
La distance entre des stations du réseau Géoscope qui sont positionnées sur des plaques lithosphériques différentes varie selon la nature de la zone active qui les délimite :
  • La distance augmente au niveau d'une dorsale
  • La distance diminue au niveau d'une fosse océanique ou d'une montagne
-Mesure des distances continentales :
La technique GPS, qui utilise des satellites en réseau et des récepteurs au sol, permet de mesurer tous les déplacements des principales plaques lithosphériques. Ces déplacements créent des contraintes dans les roches du sous-sol qui sont à l'origine des séismes.
 
-Feuille 4C2: Le mécanisme de la dorsale Nord-Atlantique :
La lithosphère océanique se forme au niveau de l'axe des dorsales à partir de magma qui se refroidit. Ce mécanisme qui se déroule depuis plusieurs millions d'années provoque l'écartement des plaques de plusieurs cm/an.
 

Dorsale en Flash

Dorsale en vidéo
 
L'écartement des plaques au niveau de l'axe des dorsales océaniques provoque l'augmentation de la surface du plancher océanique, il s'agit du mécanisme d'expansion océanique ; également appelé mécanisme d'accrétion.
Les continents séparés par une dorsale océanique s'éloignent par cette fabrication de lithosphère océanique supplémentaire.


-Investigation : Vers la formation de nouvelles plaques lithosphériques...?
  
Aide n°1 Aide n°2 Aide n°3

"...La Terre est ronde ou presque..."
Comme le rayon du globe terrestre reste stable, l'écartement des plaques au niveau des dorsales provoque le rapprochement et l'enfouissement d'autres plaques lithosphériques au niveau des fosses océaniques, il s'agit du mécanisme de subduction.


Gagne du temps, commence la lecture à 2:55
 
 
-Feuille 4C3 : Le mécanisme de formation d'une fosse océanique.
La lithosphère océanique plonge en profondeur au niveau d'une fosse océanique lorsqu'elle rencontre une lithosphère continentale ou une autre lithosphère océanique plus âgée donc plus épaisse.
Ce mécanisme provoque le rapprochement des plaques lithosphériques.
 

Subduction en Flash

Subduction en Vidéo
 
 Le plongement d'une plaque lithosphérique océanique provoque le plus souvent :
  • Une fosse océanique en surface
  • Des séismes de plus en plus profonds
  • Un volcanisme explosif
Les continents séparés par une fosse océanique se rapprochent par se plongement de lithosphère océanique ou subduction.
 
 
-Feuille 4C4 : Le mécanisme de formation d'une chaîne de montagnes.
La diminution de la vitesse de la plaque Australo-Indienne permet de mettre en évidence le début de la formation de l'Himalaya vers -60ma ; l'enfouissement de sa partie océanique a provoqué le soulèvement de la plaque Eurasiatique.
Formation de l'Himalaya
De -600 ma à nos jours

Lorsque toute la lithosphère océanique d'une plaque a plongé, les masses continentales, autrefois séparées, se rencontrent : il s'agit du mécanisme de collision. Les roches s'empilent sur le lieu même de la collision et elles constituent alors des chaînes de montagnes ; les basaltes en coussin que l'on peut retrouver localement témoignent d'un ancien océan.
 
 
Inactif Inactif Inactif

-Feuille 4C5 : De la fracturation de la Pangée à la théorie de Wegener.
Dès 1915 et donc bien avant l'utilisation des satellites, A.Wegener a mis en évidence la mobilité des continents et donc des plaques grâce à des arguments irréfutables : 
  • La forme complémentaire des continents Africain et Américain
  • Les structures communes : boucliers continentaux, montagnes et roches
  • Les fossiles semblables sur des continents actuellement très éloignés


La Pangée comme l'imaginait Wegener
 
Comme les continents sont liés aux plaques lithosphériques, leurs déplacements provoquent le mouvement des continents sur le globe terrestre. Selon la latitude, il subissent donc un climat différent :
  • France pendant la Pangée : Equateur (climat équatorial)
  • France de nos jours : 45° de latitude Nord (tempéré)
La théorie construite par Wegener permet d'expliquer la présence de fossiles aux conditions de vie très différentes que l'on peut retrouver dans un même lieu mais dans des roches sédimentaires différentes.

Fracturation de la Pangée

La tectonique des plaques
 
La présence de fossiles, de roches sédimentaires et de structures géologiques semblables sur les continents éloignés indiquent une proximité dans leur passé géologique respectif.

A. Wegener

Théorie en Vidéo
 
      3°- Les roches se déforment sous la contrainte
-Feuille 4C5 : Avec la présence de basaltes en coussin, quels sont les indices qui témoignent d'une collision anicienne ou récente ?
La présence de chaînes de montagnes actuelles ou anciennes permettent de mettre en évidence des collisions continentales dans l'histoire de notre globe.
Les déformations observées à l'échelle du paysage ou de la simple roche nous permettent de déterminer les contraintes subies et d'élaborer des modèles cohérents :
  • Des plis : déformations souples
  • Des failles : déformations cassantes
  • Des microplis : déformation au sein de la roche
 

Modélisation

Chaîne de montagnes
 



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