I)Les plaques lithospériques
A) La répartition des séismes et des volcans : TP1
Pb : les risques sismiques et volcaniques sont-ils partout les mêmes ?
Les séismes ne sont pas répartis au hasard. La plupart des foyers sismiques sont rassemblés sur des zones étroites bien délimitées. Les volcans aussi ne sont pas répartis au hasard : leur répartition est semblable à celle des séismes, mais on peut distinguer plusieurs types de volcanisme :
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- volcanisme effusif au milieu des océans (sous-marins) ou isolé (souvent des îles)
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- volcanisme explosif dans des chaînes de montagnes, le long des côtes. (ex : ceinture de feu du pacifique)
Carte des reliefs de la croûte terrestre.
C’est en particulier au niveau des montagnes (1), des fosses océaniques (2)et le long de l’axe des dorsales (3) océaniques que l’activité sismique est importante : on parle de zones actives.
B) Les plaques lithosphériques (TP2)
Pb : Comment est organisée la surface de la Terre?
La répartition des séismes et des volcans n'étant pas aléatoire, qu'est-ce qui pourrait expliquer cette répartition?
Carte montrant l'aire de répartition des fossiles des mésosaures (un dinosaure).
C'est un des nombreux indices qui a mis Alfred Wegener sur la piste de l'existence d'un continent unique autrefois.
Alfred WEGENER (1880-1930)
Astronome et climatologue allemand.
En 1912, il publia sa théorie de la Dérive des Continents (idée que les continents sont animés de mouvements, les rapprochant ou les éloignant les uns des autres). Sa théorie ne fut admise par la majorité des scientifiques qu'autour de 1970.
Les indices sur la position des roches et sur celle des fossiles (document carte), la répartition des foyers sismiques (et volcaniques), et la découverte du relief du fond océanique (carte TP1) ont poussé les scientifiques à considérer sérieusement la théorie d'Alfred Wegener: c'est à dire que les continents bougent.
Par la suite, les mesures GPS de la position des continents (TP2), ainsi que des relevés sur l'âge des sédiments océaniques de l'océan atlantique (TP3) ont finalement confirmé la théorie.
Carte des plaques lithosphériques, et leur mouvement relatif.
La surface de la Terre se divise en plusieurs plaques délimitées par des zones actives (zones à volcanisme et séisme). Ces plaques dites lithosphériques sont animés de mouvement : Elles s’écartent au niveau des dorsales et se rapprochent au niveau des fosses océaniques et des chaînes de montagnes.
Graphique montrant l'évolution de la vitesse des ondes sismiques en fonction de la profondeur.
Plus les roches sont rigides, plus les ondes sismiques se déplacent vite. On distingue ainsi plusieurs milieux. Les plus importants sont la LITHOSPHERE et l'ASTHENOSPHERE.
Les variations de vitesses des ondes sismiques permettent de distinguer la limite lithosphère-asthénosphère. La lithosphère rigide repose sur l’asthénosphère moins rigide.
Les plaques lithosphériques bougent sur l’asthénosphère moins rigide.
II) Les plaques s’écartent au niveau des dorsales océaniques: (TP3)
Pb : Que se passe-t-il à l’endroit où deux plaques s’écartent ?
Carte de l'âge des fonds océaniques de l'Atlantique Sud.
On remarque que plus on s'approche du milieu de la dorsale (le RIFT),, plus le fond océanique est jeune (quelques millions d'années seulement; contre 135 millions d'années près des continents)
Photo du rift de la dorsale océanique, en Islande (seule partie de la dorsale atlantique émergée)
De part et d’autre des dorsales, les fonds océaniques les plus anciens s’écartent à raison de quelques centimètres par an (1 à 17cm). Les fissures (RIFT) créées sont comblées par du magma basaltique formant une nouvelle croûte après refroidissement, au sommet de la lithosphère océanique.
III) Les zones de rapprochement de plaques: (TP4)
Pb : Que se passe-t-il au niveau des zones où se rapprochent les plaques?
Image obtenue avec le logiciel SISMOLOG.
Coupe de la Terre sur 750km de profondeur au niveau de la Cordillère des Andes.
Les points de couleurs représentent des foyers sismiques. On remarque qu'il y a des foyers sismiques à plus de 150km, dans l'ASTHENOSPHERE. Or l'asthénosphère ne peut pas avoir de foyers sismiques car les roches y sont "plastiques".
La seule explication est qu'il y ait de la LITHOSPHERE.
Schéma de la fosse océanique
La plaque contenant l'océan plonge sous l'autre plaque portant le continent.
Ce dernier se déforme: on obtient une chaîne de montagnes.
En plongeant, la lithosphère va provoquer une fusion des roches sous le continent. Le magma créé est "pâteux", et va remonter pour donner des volcans EXPLOSIFS.
Dans les Alpes, on peut observer des fossiles d'animaux marins (AMMONITES) datant de 100 millions d'années, ainsi que des roches calcaires déformées (strates plissées, failles...).
Lorsqu'un fond océanique entre en collision avec un continent, c'est le fond océanique qui plonge sous le continent (le basalte qui compose le fond océanique est plus dense, donc plus "lourd"). Mais lorsque deux continents entrent en collision, les choses se compliquent: une des plaques plonge toujours sous l'autre, mais la partie continentale reste en surface. Elle se déforme fortement (plis, failles, "écailles", chevauchements...). La présence de sédiments marins montrent qu'il existait un océan mais il a été pris en "étau" par les deux continents qui ont fini par se rencontrer.
Au niveau des fosses océaniques, les plaques se rapprochent : l’une des deux plonge sous l’autre provoquant des séismes et du volcanisme. Le rapprochement des plaques au niveau des ces fosses peut provoquer l’affrontement de deux continents. Cet affrontement déforme les roches de la lithosphère et crée une chaîne de montagnes (un océan s’est aussi refermé. Exemple : Alpes, Himalaya).
IV) Le moteur du mouvement des plaques: TP5
Pb: Qu'est-ce qui cause le mouvement des plaques?
Carte des flux thermiques.
Les zones en rouge sont des zones où il existe un fort dégagement de chaleur.
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(Dans la vidéo, ce qui est appelé "Manteau" peut être associé à l'asthénosphère)
Le mouvement des plaques est due à l'évacuation de l'énergie interne de la Terre, produite grâce à la radioactivité. Cette énergie se disperse sous forme de chaleur. Les flux chauds (asthénosphère chaud) remontent à la surface alors que les flux froids redescendent vers le noyau.
