la partie externe de la terre est formée de plaques dont les

LA PARTIE EXTERNE DE LA TERRE EST FORMEacuteE DE PLAQUES DONT LES MOUVEMENTS PERMANENTS TRANSFORMENT LA SURFACE DU GLOBE

3 - La partie externe de la Terre est formeacutee de plaques mobiles

4 - Les mouvements des plaques transforment la surface du globe

甲州犬目峠 - Le col dInume dans la province de Kai

Hokusai - 36 vues du mont Fuji 1830


Les reacutegions volcaniques et les reacutegions sismiques forment les zones geacuteologiquement actives de la Terre

Lʼactiviteacute de la Terre se manifeste par des seacuteismes (chap 1) et du volcanisme (chap2) Degraves la Renaissance lorsque lʼexploration de la Terre eacutetait reacutealiseacutee par plusieurs nations dʼEurope des cartes mentionnegraverent lʼemplacement des volcans pheacutenomegravenes ocirc combien spectaculaires La premiegravere de ces cartes de reacutepartition a eacuteteacute reacutealiseacutee par le scientifique A Kircher en 1675 Elle sera suivie de nombreuses autres plus preacutecises dont celles reacutealiseacutees en 1855 par le geacuteologue Allemand L Von Buch mais il faudra attendre la seconde moitieacute du vingtiegraveme siegravecle pour que puisse ecirctre pris en compte le peu visible volcanisme sous marin dont personne nʼavait soupccedilonneacute lʼimportance A la mecircme eacutepoque que Von Buch lʼingeacutenieur et geacuteologue R Mallet ayant perfectionneacute les sismographes et eacutetudieacute le deacuteplacement des ondes sismiques publia la premiegravere carte sismique du monde en 1846 Ici aussi ce nʼest quʼapregraves la Seconde Guerre mondiale que des nations mirent en place un important reacuteseau de sismographes perfectionneacutes dans le but de deacutetecter les explosions nucleacuteaires souterraines (125 furent installeacutes en 1957 et 1958) Il fut alors plus facile dʼobtenir des cartes preacutecises de la reacutepartition des seacuteismes dans le monde

La reacutepartition des deux types dʼeacuteveacutenements est preacutesenteacutee sur les deux cartes ci-contre On constate immeacutediatement que les seacuteismes et les volcans ne se reacutepartissent pas au hasard ils dessinent sur le globe des lignes relativement eacutetroites Quels sont les reliefs particuliers preacutesents au niveau de ces lignes de ces zones volcaniques et sismiques Pour le savoir examinons plus en deacutetail une de ces zones celle qui entoure le grand oceacutean Pacifique

Une disposition particuliegravere la laquoceinture de feuraquo du Pacifique Pregraves de 80 des seacuteismes se produisent sur les rives du Pacifique qui contiennent eacutegalement de nombreux volcans Cette zone tregraves active a eacuteteacute appeleacutee Ceinture de Feu (en anglais The Ring of Fire - ci contre carte USGS) agrave cause de ses nombreux volcans actifs Sur le plan geacuteographique cette zone se caracteacuterise par des montagnes eacuteleveacutees (comme la cordillegravere des Andes) contenant de nombreux volcans des icircles volcaniques (comme le Japon) et sous la mer des fosses tregraves profondes comme la fosse des Mariannes Ces diffeacuterents sites sont les lieux ougrave se produisent les seacuteismes les plus spectaculaires et les volcans les plus actifs de la Terre

Carte repreacutesentant la reacutepartition mondiale des seacuteismes Les diffeacuterentes couleurs c o r r e s p o n d e n t agrave l a profondeur des foyers On constate immeacutediatement que les seacuteismes ne se r eacute p a r t i s s e n t p a s a u hasard mais selon des l i gnes s inueuses au parcours preacutecisCarte USGS

Localisation des diffeacuterents types de volcanisme sur TerreIci aussi la reacutepartition ne doit rien au hasard on trouve des volcans disposeacutes en laquolignesraquo ainsi que quelques-uns plus isoleacutes Leur reacutepartition est similaire agrave celle des seacuteismes (voir texte) Carte USGS

Un volcan de la Ceinture de Feu le Krakatoa Le volcan Krakatoa est situeacute dans un archipel qui est entre les icircles de Sumatra et Java en Indoneacutesie Il a eacuteteacute lʼobjet dʼune eacuteruption spectaculaire en 1883 qui a causeacute plus de 36 000 morts Degraves le mois de mai 1883 des panaches de vapeur et de cendre de plus en plus eacutepais sont observeacutes au-dessus de lʼarchipel Le bruit produit par lʼeacuteruption est audible jusquʼagrave Jakarta Les bateaux qui continuent de naviguer dans le deacutetroit de la Sonde agrave proximiteacute du volcan peuvent rester dans lʼombre durant plusieurs heures Le 26 aoucirct 1883 deacutebute la phase la plus violente de lʼeacuteruption Plusieurs explosions audibles agrave des dizaines de kilomegravetres agrave la ronde se produisent Les cendres recouvrent la reacutegion jusquagrave 160 km du volcan plongeant la reacutegion dans une nuit totale Le 27 aout agrave 10h le volcan explose causant le bruit le plus fort jamais entendu par des humains on lʼentend agrave plus de 4000 km de distance Dans la nuit et le jour qui suit plusieurs tsunamis deacutevastent les reacutegions alentour Des vagues de plus de 40 megravetres sont enregistreacutees agrave proximiteacute de lʼicircle deacutetruisant la ville de Merak et le grand port de Teluk Betung Lʼactiviteacute du volcan se poursuit durant plusieurs mois Il finit par sʼarrecircter en octobre et aucune nouvelle eacuteruption ne se produit avant 1916 Au pied du volcan des pierres ponces et des cendres sont retrouveacutees en grande quantiteacute Le panache de cendres deacuteverseacutees dans lʼatmosphegravere a conduit agrave une baisse de la tempeacuterature sur la Terre durant quelques anneacutees apregraves lʼeacuteruption Les couchers de soleil se sont partout dans le monde pareacutes de teintes rougeoyantes agrave cause de la poussiegravere volcanique en suspension dans lʼair

La fosse des Mariannes le point le plus bas de la Terre La fosse des Mariannes au sud-est du Japon est lʼendroit le plus profond de la Terre son point le plus bas est situeacute agrave 11 000 m de profondeur Cette fosse oceacuteanique a eacuteteacute deacutecouverte en 1875 lors de la premiegravere grande campagne oceacuteanographique mondiale qui a eacuteteacute reacutealiseacutee par une eacutequipe de scientifiques agrave bord dʼun navire britannique le HMS Challenger Le but de cette expeacutedition eacutetait dʼeacutetudier les animaux vivants en pleine mer ainsi que de comprendre la circulation des eaux dans les oceacuteans Cette expeacutedition permit eacutegalement dʼaccumuler des donneacutees sur la composition de lʼeau de mer et de donner une ideacutee plus preacutecise des fonds sous-marins dont la profondeur fut mesureacutee agrave 492 endroits Cʼest en lʼhonneur de cette exploration que le point oceacuteanique le plus profond situeacute agrave lʼextreacutemiteacute sud de la Fosse des Mariannes agrave une profondeur de 10 923 m deacutecouvert en 1951 a eacuteteacute appeleacute Challenger Deep (deep signifie profondeur en anglais) Le 23 janvier 1960 le Trieste un sous-marin particulier adapteacute aux eacutenormes pressions des grandes profondeurs nommeacute bathyscaphe a permis agrave deux hommes lʼingeacutenieur J Piccard et le Lt Don Walsh de descendre sur le fond de la fosse des Mariannes ougrave regravegne une pression de 1156 hPa Ils y ont deacutecouvert contre toute attente des animaux vivants Depuis lʼexploration de ces grandes profondeurs est majoritairement accomplie par des robots piloteacutes depuis la surface

Questions rapides Agrave partir des informations donneacutees par ce texte donnez les caracteacuteristiques de lʼeacuteruption du volcan Krakatoa A quel type de volcanisme appartient-il Ougrave sont situeacutees les fosses oceacuteaniques En comparant avec les cartes de la page preacuteceacutedente pouvez-vous eacutetablir une correacutelation entre lʼemplacement des fosses sous-marines et la localisation des pheacutenomegravenes geacuteologiques

Aspect du volcan Krakatoa au deacutebut du XIXe siegravecle avant son eacuteruption deacutevastatrice

Localisation des fosses oceacuteaniques (en rouge) dans le Pacifique

Les seacuteismes en bordure du Pacifique La ceinture de Feu du Pacifique est une reacutegion ougrave se produisent de nombreux seacuteismes Les zones denseacutement habiteacutees comme le Japon la cocircte ouest des Eacutetats-Unis ou le Chili sont celles ougrave les deacutegacircts sont les plus importants Depuis le deacutebut du XXIe siegravecle plusieurs puissants seacuteismes sʼy sont produits Le 11 mars 2011 un tremblement de terre de magnitude 90 sur lʼeacutechelle de Richter se produisit au large des cocirctes Nord-Est dʼHonshu lʼicircle principale de lʼarchipel japonais Ce seacuteisme suivi dʼun tsunami deacutevastateur a conduit au deacuteplacement de lʼicircle de 24 m avec un deacuteplacement maximal horizontal de 4 m et vertical de 70 cm par endroits En 1995 le Japon avait connu un autre seacuteisme important dans la ville de Kobe Le foyer du seacuteisme se trouvant sous le port de Kobe les deacutegacircts avaient eacutegalement eacuteteacute tregraves importants La cocircte ouest des Eacutetats-Unis est eacutegalement une zone sismique denseacutement peupleacutee La faille de San Andreas en Californie est un ensemble de plusieurs petites failles qui sʼeacutetale sur 1 300 km et passe par Los Angeles et San Francisco En 1906 un seacuteisme sur cette faille a causeacute la mort de 3000 personnes et a raseacute cette derniegravere ville Plus reacutecemment en 1986 un seacuteisme de magnitude 71 a tueacute 63 personnes et en a blesseacute 3757

En quittant maintenant les rives du Pacifique nous allons rencontrer un relief sous-marin qui est le lieu de freacutequents seacuteismes et dʼun volcanisme intense mais dont lʼemplacement a retardeacute la deacutecouverte agrave la fin du 19e siegravecle et dont lʼimportance nʼa eacuteteacute pleinement comprise quʼun siegravecle plus tard les dorsales

Des chaicircnes de montagnes sous-marines insoupccedilonneacutees les dorsales Au cours de son expeacutedition de 1875 lʼeacutequipage du Challenger avait aussi deacutecouvert quʼil existait au milieu de lʼAtlantique une chaicircne de montagnes sous-marine Apregraves la Seconde Guerre mondiale une eacutequipe de

scientifiques regroupant B Heezen M Ewing (qui a mis au point la technique qui utilise des ondes sismiques pour explorer la composition des fonds marins) et M Tharp deacutecouvrit que ces montagnes eacutetaient secoueacutees par de freacutequents seacuteismes Ewing et Heezen deacutecouvrirent aussi en 1950 apregraves avoir reacutealiseacute des mesures sous tous les oceacuteans du monde gracircce agrave leur navire de recherche le Verna que cette chaicircne de montagnes se poursuivait sous tous les oceacuteans formant un ensemble agrave peu pregraves continu de 40000 km de long Lorsque les sommets de ces montagnes passeacutees jusquʼalors inaperccedilues deacutepassent de lʼoceacutean ils forment des icircles avec une activiteacute volcanique effusive intense (Islande) Ces chaicircnes de montagnes ont eacuteteacute appeleacutees agrave cause de leur forme des dorsales

Ci-contre sur cette reconstitution la dorsale situeacutee au milieu de lAtlantique montre bien quʼelle court dʼun pocircle agrave lʼautre Photo USGS

Faille de San Andreas dans la plaine de Carrizo en Californie Photo

Sur cette reconstitution en fausses couleurs la principale dorsale sous-marine du Pacifique apparaicirct sous la forme dʼune longue ligne sinueuse bleu clair allant du sud de lʼAustralie jusquʼen Ameacuterique centrale Photo USGS

La reacutepartition des zones geacuteologiquement actives de la Terre

Les zones geacuteologiquement actives ne sont pas reacuteparties au hasard sur Terre Elles sont principalement localiseacutees

- au milieu de certains oceacuteans comme lʼOceacutean Atlantique ou lʼOceacutean Indien (observable lorsque des icircles sont situeacutees sur le trajet de la dorsale comme cʼest le cas pour lʼIslande ou la petite icircle de Tristan da Cunha)- En bordure dʼoceacutean (surtout le Pacifique) au niveau de chaicircnes de montagnes (comme agrave lʼouest du continent ameacutericain dans les Andes et les montagnes Rocheuses)- dans certains archipels comme le Japon ou les Antilles- dans certaines chaicircnes de montagnes reacutecentes comme les Alpes ou lʼHimalaya

Ces zones geacuteologiquement actives sont caracteacuteriseacutees agrave la fois par des seacuteismes dʼintensiteacute variable et par du volcanisme effusif ou explosif

Lʼactiviteacute geacuteologique au milieu des dorsales se caracteacuterise par des seacuteismes freacutequents mais de faible intensiteacute ainsi que par du volcanisme effusif Sous lʼeau la pression empecircche les gaz eacutemis dʼatteindre la surface et lʼeacutecoulement de la lave se fait en formant des laquotubesraquo semblables agrave des traversins ou des laquoboulesraquo qui ont valu agrave ces laves pa r t i cu l i egrave res l e nom de l aves laquoen coussinraquo (voir ci-contre laves en coussin au niveau de lʼaxe dʼune dorsale photo NOAA)

En revanche en bordure dʼoceacutean que ce soit au niveau de chaicircnes de montagne ou dʼarchipels les seacuteismes sont plus violents et le volcanisme est explosif Dans les chaicircnes de montagnes reacutecentes il y a rarement du volcanisme Les seacuteismes sont dʼintensiteacute plus

ou moins importante

La reacutepartition de ces zones geacuteologiquement actives montre donc que lʼactiviteacute de la Terre est concentreacutee dans certaines reacutegions particuliegraveres Le relief de ces reacutegions est le teacutemoin et la conseacutequence de lʼactiviteacute geacuteologique

Localisation des seacuteismes (points violets) et des eacuteruptions volcaniques (cercles de diamegravetre croissant selon lʼimportance de leacuteruption) entre 1994 et 1999 On constate facilement que seacuteismes et volcanisme sont localiseacutes au niveau des mecircmes zones preacutecises de la surface terrestre Dʼapregraves un scheacutema USGS (les triangles signalent lʼemplacement des stations dʼeacutetudes sismiques)

bordures oceacuteaniques isoleacutes sous marins

Importance observeacutee historiquement (agrave gauche) et reacuteelle (agrave droite) des diffeacuterents sites de volcanisme Le volcanisme sous-marin est si discret quʼil a eacuteteacute tregraves fortement neacutegligeacute Dans la reacutealiteacute ses eacuteruptions laquoinvisiblesraquo au niveau des dorsales sont responsables de la plus grande partie de la production de laves Scheacutema RR dʼapregraves Simkin amp Siebert 1994

Quelques volcans actifs sont isoleacutes

Certains volcans sont isoleacutes des grandes reacutegions geacuteologiquement actives Ces volcans sont appeleacutes volcans de points chauds ils sont creacuteeacutes par la remonteacutee dʼun panache de mateacuteriel chaud provenant de zones tregraves profondes de la Terre et remontant jusquʼagrave la surface ougrave il provoque un volcanisme de type effusif

Lorsque ces volcans sont sous-marins ils peuvent parfois deacutepasser la surface de lʼeau et former des icircles volcaniques comme Hawaiuml la Reacuteunion lʼicircle Maurice les Maldives les Accedilores les Galapagos Ces chapelets dʼicircles sont formeacutes de lʼaccumulation de mateacuteriaux volcaniques sur les fonds oceacuteaniques La quantiteacute de lave eacutemise peut ecirctre colossale les icircles dʼHawaii contiennent le volcan Mauna Loa qui atteint 4170 m dʼaltitude au dessus du niveau de la mer mais qui se prolonge sous lʼoceacutean Pacifique sur 5000 m Si lʼon tient compte de la deacuteformation quʼil fait subir aux fonds marins agrave cause de son poids ce volcan repreacutesente une masse de lave constituant une montagne qui sʼeacutelegraveve de 17 km au-dessus de sa base Un de ces volcans de point chaud se situe en France sur lʼicircle de la Reacuteunion cʼest le Piton de la Fournaise qui culmine agrave 2700 m dʼaltitude et est tregraves actif

Les volcans terrestres peuvent aussi libeacuterer une immense quantiteacute de lave pendant tregraves longtemps Les trapps du Deccan (photo ci-contre la disposition en laquomarches dʼescalierraquo - laquotrappsraquo en Sueacutedois - des couleacutees de lave est bien visible Dʼapregraves photo Wikimedia Kppethe) en Inde sont un exemple dʼimmense accumulation (jusquʼagrave 2400 m dʼeacutepaisseur) de roches volcaniques provenant dʼeacuteruptions qui se sont succeacutedeacute pendant un ou plusieurs millions dʼanneacutees (il y a 65 millions dʼanneacutees environ) et qui sʼeacutetendent sur 500 000 kmsup2 Le fonctionnement de ce point chaud a libeacutereacute dans lʼatmosphegravere des quantiteacutes gigantesques de gaz et de poussiegraveres modifiant tregraves certainement le climat mondial participant ainsi agrave la disparition dʼun grand nombre dʼespegraveces comme les dinosaures

Relief Seacuteismes Volcanisme

Dorsales freacutequents mais de faible intensiteacute

effusif sous-marin le plus souvent avec formation de laves en coussin

Archipels bordures dʼoceacuteans nombreux et parfois tregraves violents explosif chaicircnes de volcans

Chaicircnes de montagnes reacutecentes intensiteacute variable rare

Volcans isoleacutes faible effusif avec eacutemission dʼeacutenormes volumes de laves

Localisation des Trapps du Deccan indiqueacutes en rose sur cette carte Doc Wikimedia

Ci-contre tableau reacutecapitulatif des reliefs associeacutes aux seacuteismes et au volcanisme

Emplacement des laquopoints chaudsraquo agrave lʼorigine de volcans effusifs isoleacutes Carte WikimediaSmithsonian

La reacutepartition des seacuteismes et des manifestations volcaniques permet de deacutefinir une douzaine de plaques

La reacutepartition des seacuteismes et des volcans deacutecoupe la Terre en diffeacuterentes reacutegions de taille variable les plaques tectoniques Ces plaques nous le verrons plus en deacutetail au prochain chapitre ne sont pas des conventions mais de reacuteels morceaux de surface terrestre la partie rigide de la planegravete Terre nʼest donc pas formeacutee dʼun seul tenant mais est casseacutee en plusieurs morceaux jointifs les plaques Certaines de ces plaques sont uniquement oceacuteaniques comme la Plaque Pacifique et la Plaque nazca Dʼautres sont uniquement continentales bien que ce soit beaucoup plus rare la plaque turque et la plaque iranienne sont des deux seules plaques qui possegravedent cette caracteacuteristique Enfin la plupart possegravedent une partie oceacuteanique et une partie continentale

Les limites entre ces plaques peuvent ecirctre tregraves claires comme dans le cas des dorsales oceacuteaniques ou des fosses Elles sont parfois plus complexes quand la frontiegravere correspond agrave une zone montagneuse

Les plaques rigides de la lithosphegravere reposent sur lʼastheacutenosphegravere moins rigide

Lʼeacutetude des seacuteismes et de la maniegravere dont les ondes quʼils creacuteent se propagent a permis de comprendre la structure des plaques tectoniques On peut en effet calculer la vitesse agrave laquelle les ondes sismiques se deacuteplacent agrave lʼinteacuterieur du globe terrestre et en deacuteduire des informations sur sa composition lorsque la roche change de composition ou dʼeacutetat physique la vitesse des ondes sismiques change aussi

Ce type de recherches a eacuteteacute entrepris degraves le deacutebut du XXe siegravecle En 1909 Andija Mohorovičić met en eacutevidence que la vitesse des ondes sismiques augmente brutalement agrave environ 35 km de profondeur Cette discontinuiteacute est appeleacutee dʼapregraves son deacutecouvreur discontinuiteacute de Mohorovičić ou Moho Elle correspond agrave la frontiegravere entre deux zones qui ne sont pas faites des mecircmes roches

Plus profondeacutement (en moyenne) entre 100 et 200 km la vitesse des ondes diminue cette reacutegion est appeleacutee laquozone agrave faible vitesseraquo La discontinuiteacute est moins flagrante que celle du Moho mais elle ne correspond pas agrave un changement de composition des roches mais agrave un changement dʼeacutetat la roche devient deacuteformable elle nʼest plus rigide Attention toutefois elle ne fond pas Contrairement agrave une image reacutepandue les plaques ne flottent pas sur du magma En effet plus on sʼenfonce dans la Terre plus la tempeacuterature augmente Comme la pression est aussi de plus en plus importante les roches qui composent la Terre restent solides Au niveau de la zone agrave faible vitesse cependant lʼaugmentation de la pression est insuffisante pour compenser lʼaugmentation de la tempeacuterature et la roche toujours solide est un petit peu plus deacuteformable plus fluide ce qui suffit agrave modifier la vitesse des ondes sismiques

Les principales plaques tectoniques de la Terre La surface solide de la Terre est briseacutee en une douzaine de plaques de taille variable Attention sur ce type de cartes lʼimportance des plaques antarctique nord-ameacutericaine et eurasienne est fortement exageacutereacutee Doc USGS

0

Km

8765 94

Kms

50

100

150

200

0 (sol)

Vitesse des ondes simiques

Profondeur

Vitesse des ondes sismiques en fonction de la profondeur Dʼabord constante la v i t e s s e d e s o n d e s sismiques augmente brusquement puis se ma in t i en t avan t de d i m i n u e r d e f a ccedil o n transitoire Scheacutema RR

Les plaques nʼont pas la mecircme structure sous les oceacuteans et sous les continents

La partie de la Terre situeacutee au-dessus de la zone agrave faible vitesse est appeleacutee lithosphegravere du grec lithos qui signifie roche Elle est en effet composeacute de diverses roches parmi lesquelles on retrouve des roches seacutedimentaires comme le calcaire des basaltes dʼorigine volcanique et du granite Toutes ces roches se comportent comme des blocs solides plus ou moins cassants si ils sont soumis agrave des forces intenses La profondeur de la zone agrave faible vitesse varie en fonction des reacutegions de la Terre Au niveau des dorsales oceacuteaniques elle nʼest quʼagrave une vingtaine de kilomegravetres Sous les oceacuteans elle se situe agrave une profondeur de quelques kilomegravetres agrave une centaine de kilomegravetres tandis que sous les continents elle peut atteindre 200 km voire plus sous les chaines de montagnes Cela signifie que la lithosphegravere bien que toujours tregraves mince par rapport aux dimensions de la Terre (12700 km de diamegravetre) nʼa pas partout la mecircme eacutepaisseur on peut distinguer une lithosphegravere oceacuteanique eacutepaisse de quelques dizaines de km et une lithosphegravere laquocontinentaleraquo bien plus eacutepaisse La partie situeacutee en dessous de la zone agrave faible vitesse est appeleacutee astheacutenosphegravere du grec asthenos signifiant faible Cette couche est composeacutee dʼun seul type de roche et est capable de laquofluerraquo sous lʼinfluence de forces eacutenormes elle ne va pas casser mais va se deacuteformer va laquosʼeacutecoulerraquo tregraves lentement (agrave des vitesses de lʼordre du cman) dans des directions privileacutegieacutees

Cʼest la lithosphegravere qui compose les plaques qui deacutecoupent la surface de la Terre en une douzaine de morceaux ineacutegaux Dans lʼastheacutenosphegravere ce deacutecoupage de surface nʼest pas retrouveacute Les plaques ces gigantesques morceaux de lithosphegravere flottent donc sur lastheacutenosphegravere (comme la lithosphegravere est moins dense que lʼastheacutenosphegravere ils flottent vraiment comme un bouchon de liegravege flotte sur lʼeau)

Structure de la partie supeacuterieure de la TerreLes deux couches de la lithosphegravere sont repreacutesenteacutees en marron lʼastheacutenosphegravere en orange Remarquez la diffeacuterence dʼeacutepaisseur entre la lithosphegravere laquooceacuteaniqueraquo fine et celle des continents plus eacutepaisseDʼapregraves un scheacutema USGS

0

Km

8765 94Kms

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150

200

0 (sol)


Profondeur

Roche AA partir dici la roche nest plus la mecircmeRoche B

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8765 94Kms

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200

0 (sol)


Profondeur

Roche A

Roche B

Ici la roche B deacutevient deacuteformable

CLITHOSPHERE

ASTHENOSPHERE

Oceacutean Continent

O

Comment on construit une repreacutesentation de la lithosphegravere en partant des donneacutees de vitesse des ondes sismiques (de gauche agrave droite) on commence par repreacutesenter le changement de nature des roches trahi par la brusque augmentation de vitesse des ondes puis on repreacutesente la reacutegion ougrave la roche B devient deacuteformable correspondant agrave une baisse de vitesse des ondes Cette zone est la frontiegravere entre lithosphegravere et astheacutenosphegravere On tient ensuite compte des diffeacuterences dʼeacutepaisseurs de ces couches de roches entre zones oceacuteaniques (O) et continentales (C) pour enfin aboutir au modegravele repreacutesenteacute ci-dessous Scheacutemas RR

Questions rapides Comment se reacutepartissent les seacuteismes et les volcans Quelles sont les particulariteacutes des volcans de point chaud Ougrave sont situeacutees les dorsales Quelles sont les diffeacuterences entre lithosphegravere et astheacutenosphegravere Quest-ce que la ceinture de Feu Ougrave sont situeacutees les fosses oceacuteaniques Quelle est la structure dʼune plaque tectonique

Mini Glossaire

Astheacutenosphegravere Couche profonde de la Terre ougrave les roches ont un comportement ductile elles peuvent sʼy deacuteformer sous une forte pression agrave des vitesses de lʼordre du cmanBasalte roche volcanique de couleur sombre issue dʼun magma refroidi rapidementBathyscaphe Sous marin adapteacute agrave la plongeacutee agrave tregraves grande profondeurDorsale Chaines de montagnes sous marine caracteacuteriseacutee par une forme arrondie et la preacutesence dans lʼaxe de la dorsale dʼun intense volcanisme effusifDuctile qui peut ecirctre eacutetireacute sans se casser se dit de ce qui est malleacuteable (comme de la pacircte agrave modeler)Effusif magma tregraves fluide qui coule comme un liquideFaille plan seacuteparant deux blocs rocheux qui glissent lʼun par rapport agrave lʼautre Cʼest lagrave que se produisent les seacuteismesFosse oceacuteanique deacutepression sous-marine profonde longue et eacutetroiteGranite roche de couleur claire composeacutee de mineacuteraux de grande taille formant des grainsHMS Her Majesty Ship navire de la marine britanniqueLaves en coussin Laves eacutemises par des volcans sous-marins et qui prennent une forme de laquoboulesraquo ou de cylindres agrave cause de la pression de lʼeauLithosphegravere Couche supeacuterieure de la Terre rigide et cassante formeacutee de roches accessibles en surfaceOndes sismiques ondes creacuteeacutees par les seacuteismes mais aussi les chocs et les explosions qui se propagent dans les rochesPareacute deacutecoreacutePropager se deacuteplacer de faccedilon reacuteguliegravere de proche en prochePeacuteridotite roche verdacirctre qui devient ductile agrave la limite lithosphegravereastheacutenosphegraverePlaque tectonique morceaux de lithosphegravere formant toute la partie externe de la TerrePoint chaud endroit agrave la surface de la Terre agrave lʼinteacuterieur ou agrave la frontiegravere dʼune plaque geacuteologique posseacutedant une activiteacute volcanique reacuteguliegravereRelief les formes que peut prendre la surface de la TerreTrapps Accumulations de couleacutes de laves en quantiteacute tregraves importante se superposant sur plusieurs dizaines de m dans les paysages et formant des falaises de basalte en laquomarches dʼescalierraquo ce qui leur a donneacute leur nom (trapp = escalier en Sueacutedois et Hollandais)Tsunami immense vague provoqueacutee par le mouvement rapide dʼun grand volume dʼeau ce mouvement eacutetant souvent deacuteclencheacute par un seacuteisme sous-marin (SendaIcirc 2011) mais pouvant aussi provenir de lʼexplosion dʼun volcan (Krakatoa 1883)

Pendant le cours Questions deacutelegraveve

Si la lithosphegravere flotte elle peut couler Pas tant qursquoelle est moins dense que lrsquoastheacutenosphegravere Nous verrons par la suite qursquoil existe certains endroits ougrave la lithosphegravere laquocouleraquo en effet mais agrave une vitesse tregraves lente

Qursquoest ce qursquoil y a entre les plaques Rien Les plaques sont jointives accoleacutees les unes aux autres Dans certaines reacutegions vous pouvez passer drsquoune plaque agrave lrsquoautre sans vous en apercevoir surtout si vous ne faites pas attention au relief

De quoi srsquoest fait lrsquoastheacutenosphegravere Et la lithosphegravere La lithosphegravere est faite de roche que vous connaissez le basalte le granite et souvent des roches seacutedimentaires comme le calcaire qui recouvrent tout cela En profondeur la lithosphegravere est constitueacutee drsquoune roche appeleacutee peacuteridotite qui constitue aussi lrsquoastheacutenosphegravere

Jrsquoai un livre sur les volcans il montre que les plaques elles flottent sur du magma rougeCrsquoest une erreur que lrsquoon rencontre souvent pour repreacutesenter le fait que lrsquointeacuterieur le la terre est chaud on le colorie souvent sur les scheacutemas en orange ou en rouge et vous pensez ainsi logiquement mais agrave tort que crsquoest du magma lrsquointeacuterieur de la Terre est bien essentiellement solide bien que deacuteformable et les plaques ne flottent pas sur du magma rougeoyant mais sur lastheacutenosphegravere solide mais ductile qui est chaude mais ne fond pas Reacutepeacutetons-le le seul endroit ougrave lrsquoon trouve du magma crsquoest sous les volcans

Les plaques elles bougent non Ca se pourrait il est temps de commencer le chapitre 4

Agrave RETENIR les seacuteismes et les volcans dessinent sur le globe les limites de grandes reacutegions ougrave les seacuteismes sont rares (mais ougrave peuvent exister quelques volcans isoleacutes) Ces reacutegions sont des plaques tectoniques car la surface de la Terre nrsquoest pas drsquoun seul tenant mais casseacutee en une douzaine de morceaux Lrsquoeacutetude de la structure de ces plaques permet de faire la diffeacuterence entre la lithosphegravere couche de roches solide de quelques dizaines de km drsquoeacutepaisseur qui constitue les plaques et lrsquoastheacutenosphegravere zone plus profonde ou la roche est deacuteformable bien que solide

4 - Les mouvements des plaques transforment la surface du globeLes plaques et leurs mouvements petite histoire dʼune reacutevolution scientifique Agrave peine plus dʼun siegravecle apregraves la deacutecouverte de lʼAmeacuterique les cartographes europeacuteens purent reacutealiser des cartes relativement fidegraveles de certaines parties des cocirctes de ce continent Lʼun des plus fameux dʼentre eux A Ortelius remarqua alors en 1596 que les cocirctes de lʼouest de lʼAfrique et de lʼest de lAmeacuterique du Sud semblaient sʼemboicircter 24 ans plus tard le philosophe F Bacon remarqua aussi cette correspondance geacuteographique difficilement explicable qui devint de plus en plus eacutevidente au fur et agrave mesure que les cartes se firent plus eacutetendues et plus preacutecises En 1668 F Placet proposa que le laquomorceauraquo manquant entre Afrique et Ameacuterique se soit brutalement effondreacute dans lʼoceacutean Lʼideacutee dʼune brusque catastrophe dans le passeacute a dureacute longtemps mais en 1857 H Owen proposa une theacuteorie qui faisait appel agrave un mouvement lent progressif mais laquoincroyableraquo dʼapregraves lui la chaleur interne de la Terre la faisait gonfler comme un souffleacute et les continents se cassaient et sʼeacutecartaient au fur et agrave mesure que la Terre gonflait Cette ideacutee eacuteleacutegante (mais fausse) nʼeut pas de succegraves et en 1858 A Snider Pellegrini invoquait toujours une catastrophe ayant rapidement seacutepareacute le continent ameacutericain de lAfrique et de lEurope Cʼest Georges Darwin qui imagina en 1879 la plus grande catastrophe il supposa que dans le passeacute la Lune ait eacuteteacute arracheacutee de la Terre laissant un laquotrouraquo le Pacifique vers lequel les continents auraient alors glisseacute en se fracturant Europe Afrique et Asie partant dʼun cocircteacute et lʼAmeacuterique de lʼautre En 1895 le geacuteologue E Suess deacutemontra que lʼon trouvait les mecircmes fougegraveres fossiles agrave la mecircme eacutepoque en Afrique Ameacuterique du Sud et Inde et lʼexpliqua par la preacutesence dans le passeacute de laquopontsraquo rocheux entre ces continents qui se seraient enfonceacutes sous les oceacuteans Cette ideacutee de laquopontsraquo disparus est alors accepteacutee par ma majoriteacute des geacuteologues de lʼeacutepoque Toutefois lʼexploration des fonds oceacuteaniques et les deacutecouvertes des sciences physiques vont contredire chacune de ces theacuteories qui reacutepandent pourtant lʼideacutee de mouvements de glissements des masses continentales Deux scientifiques vont chacun de leur cocircteacute reprendre ces ideacutees pour proposer au deacutebut du 20e siegravecle deux modegraveles voisins qui bien quʼinexacts vont permettre dʼavancer et de poser de bonnes questions

bull En 1910 FB Taylor propose que lʼAtlantique se doit formeacute par la deacuterive lente du continent ameacutericain qui se serait peu agrave peu seacutepareacute de lʼEurope et de lʼAfrique en raclant les fonds marins ce qui aurait formeacute un laquobourreletraquo sur sa cocircte ouest les Andes et les Rocheuses

bull En 1912 Alfred Wegener astronome et meacuteteacuteorologue propose lui aussi que les continents aient lentement laquodeacuteriveacutesraquo sur les fonds oceacuteaniques quʼil imagine constitueacutes de roches deacuteformables Wegener est le premier agrave sʼappuyer sur une masse dʼobservations geacuteographiques geacuteologiques (roches et minerais identiques en Ameacuterique du Sud et Afrique par exemple) climatologiques et paleacuteontologiques (mecircmes fossiles preacutesents aux mecircmes eacutepoques)

Malheureusement bien que ses observations aient eacuteteacute pertinentes Wegener nʼa pas eacuteteacute capable de deacutecouvrir lʼorigine des forces capables de mettre les continents en mouvements Sa theacuteorie a donc eacuteteacute massivement rejeteacutee par une grande partie de la communauteacute des geacuteologues Mais elle allait bientocirct se voir compleacuteteacutee et eacutetendue bien au-delagrave des ideacutees de son concepteur

Carte du monde dʼA Ortelius (1596)Mecircme avec les erreurs et les impreacutecisions de lʼeacutepoque la correspondance des cocirctes entre Afrique et Ameacuterique du Sud (ci-contre)surprend le geacuteographe qui propose que lʼAmeacuterique ait eacuteteacute laquoarracheacutee de lʼEurope et de lʻAfrique par des tremblements de Terre et des inondationsraquo Doc Wikimedia RR

Faites-le-vous mecircme Comme Wegener (portrait ci-dessus vers 1925) essayez dʼassembler les continents en vous basant sur leurs formes ainsi que sur les fossiles que lʼon peut y trouverFeui l le agrave teacute leacutecharger imprimer et deacutecouper iciInstructions et leacutegende traduite en franccedilais iciDocument USGS traduction RR

DIRECTIONS Cut out each of the continentalland masses along the edge of the continentalshelf (the outer line)

Fossil Evidence

US Department of the InteriorUS Geological Survey

This Dynamic Planet A Teaching CompanionWegenerrsquos Puzzling Continental Drift EvidenceUS Geological Survey 2008For updates see lthttpvolcanoesusgsgovaboutedudynamicplanetgt

GUS S

Ce que disent les fonds oceacuteaniques

Cʼest le geacuteologue A Holmes qui en 1930 deacutecouvre un laquomoteurraquo eacuteventuel pour le mouvement des continents il montre quʼil est possible quʼil existe dans lʼastheacutenosphegravere des courants tregraves lents dont il pense quʼils sont capables dʼentrainer et de deacuteplacer des derniers Mais deacutemontrer lʼexistence de ces courants nʼest pas possible agrave lʼeacutepoque et il va falloir attendre la seconde partie du XXe siegravecle pour voir se deacutevelopper les ideacutees de Wegener En effet apregraves la Seconde Guerre mondiale des motivations militaires conduisent au deacuteveloppement de nombreuses techniques permettant une meilleure connaissance des fonds sous-marins Cʼest dʼailleurs un marin le capitaine (et geacuteologue) HH Hess qui a eacuteteacute un des premiers agrave utiliser un sonar pendant la guerre qui va deacutemontrer en 1960 lʼexistence de courants dans lʼastheacutenosphegravere Hess propose que les continents ne laquodeacuteriventraquo pas en labourant le fond de lʼoceacutean mais soient porteacutes par le fond rigide de lʼoceacutean qui lui se deacuteplacerait agrave la maniegravere dʼun laquotapis roulantraquo comme le propose agrave lʼeacutepoque le geacuteologue R Dietz

Plusieurs geacuteologues speacutecialistes des fonds marins vont alors en dix ans seulement accumuler assez de deacutecouvertes pour confirmer les ideacutees de Hess Ils deacutecouvrent ainsi que les fonds sous-marins ne sont pas du mecircme acircge partout au cœur des oceacuteans les fonds oceacuteaniques sont beaucoup plus reacutecents que sur les bordures des continents Il existe mecircme des reacutegions dans les oceacuteans au niveau des dorsales ougrave les fonds oceacuteaniques sont actuels

Carte ci contre acircge des fonds oceacuteaniques de lʼatlantique Lʼacircge va croissant du noir (actuel) au bleu (180 millions dʼanneacutees) on trouve des terrains dont lacircge se distribue de faccedilon symeacutetrique par rapport agrave la dorsale et qui sont dʼautant plus vieux quʼils sont eacuteloigneacutes de cette derniegravere Dʼapregraves un document USGS)

Tout se passe donc comme si le fond des oceacuteans se formait de faccedilon continue au niveau des dorsales sʼen eacutecartant progressivement Cette ideacutee qui paraissait incroyable en 1960 se retrouve pleinement confirmeacutee degraves 1970 par plusieurs deacutecouvertes reacutealiseacutees au fond des oceacuteans

Mais si de la lithosphegravere se forme au niveau des dorsales il faut bien quʼelle disparaisse agrave un autre endroit (sinon la Terre gonflerait ce qui nʼa pas eacuteteacute constateacute) Cʼest alors que de nombreux geacuteologues repensent aux deacutecouvertes reacutealiseacutees par le geacuteologue japonais K Wadachi en 1935 il avait montreacute quʼau voisinage des icircles du Japon les foyers de seacuteismes devenaient de plus en plus profonds En 1949 le geacuteologue H Benioff montre que cette disposition particuliegravere se retrouve au voisinage de toutes les fosses oceacuteaniques Ce pheacutenomegravene eacutetrange trouve alors une explication formuleacutee en 1967 par J Oliver et B Isacks les foyers des seacuteismes qui sʼenfoncent de plus en plus profondeacutement au voisinage des fosses oceacuteaniques signalent lʼenfouissement de la lithosphegravere oceacuteanique qui agrave ce niveau laquocouleraquo dans lastheacutenosphegravere Par la suite il apparaicirct quʼen sʼenfonccedilant dans lʼastheacutenosphegravere la plaque laquoplongeanteraquo entraine avec elle tout le reste de la plaque agrave laquelle elle appartient la mettant ainsi en mouvement

Eacutelaboration progressive du modegravele de la tectonique des plaques En 1960 Hess deacutecouvre des courants ascendants et descendants dans lastheacutenosphegravere et suppose les fonds oceacuteaniques mobiles (A) Entre 1960 et 1970 lʼeacutetude des fonds oceacuteaniques montre leur symeacutetrie par rapport aux dorsales et une reacutepartition de leur acircge qui sʼexplique si ces derniers sont bien mobiles se formant agrave la dorsale (B) Les deacutecouvertes de Wadachi et Beacutenioff sont expliqueacutees si lʼon suppose que la plaque laquooceacuteaniqueraquo finit par sʼenfoncer profondeacutement coulant lentement dans lʼastheacutenosphegravere par un pheacutenomegravene de subduction (C) Ce mouvement a eacuteteacute identifieacute depuis comme eacutetant le veacuteritable laquomoteurraquo du mouvement des plaques (D) Doc RR

Oceacutean ContinentDorsale Fosse

Ici cest jeune

Ici cest plus vieux

Ici cest encore plus vieux

Lagraveaussi

Symeacutetrie

Confirmeacute

Formation de plaque

SUBDUCTION

A

B

D

ECARTEMENT (passif) Ici cest lourd le poids

de la plaque eacutepaissie tire toute la plaque et la met en mouvement

Foyers sismiques de + en + profonds donc la plaque senfonce Formation de

plaque

SUBDUCTION

C

ECARTEMENT

Lensemble de ces deacutecouvertes (formation de lithosphegravere au niveau des dorsales enfouissement au niveau des fosses) deacutebouche sur une theacuteorie globale la tectonique des plaques les plaques de lithosphegravere sont mobiles les unes par rapport aux autres Elles sont entraineacutees principalement par le poids des plaques plongeantes dans lʼastheacutenosphegravere Les continents qui font partie des plaques suivent le mouvement Toutefois et contrairement au fond des oceacuteans ils ne peuvent pas facilement laquocoulerraquo dans lʼastheacutenosphegravere car ils sont plus laquoleacutegersraquo que le basalte qui compose la lithosphegravere laquooceacuteaniqueraquo Dans lhistoire de la Terre les continents ont donc connu des positions diverses se rassemblant sʼentrechoquant et se seacuteparant plusieurs fois

Lʼutilisation du GPS systegraveme de positionnement mondial a permis 1995 de valider la theacuteorie de la tectonique des plaques gracircce agrave des mesures tregraves preacutecises du deacuteplacement depuis des plaques On a ainsi pu calculer la vitesse et la direction des plaques Examinons plus en deacutetail ces mouvements des plaques et leurs conseacutequences

Les plaques se forment au niveau des dorsales

Les dorsales forment une chaine continue sur tous les oceacuteans longue de 60 000 km Elles sont geacuteneacuteralement hautes de 2 agrave 3 km mais eacutetant situeacutees agrave environ 6 km de profondeur elles nʼapparaissent pas agrave la surface des oceacuteans si ce nʼest sous la forme de quelques icircles volcaniques Une seule exception de taille lʼIslande Que nous apprend tʼelle LʼIslande est une icircle volcanique qui possegravede de nombreux gisements de basalte roche de couleur sombre dont nous avons vu quʼelle provient du refroidissement de magmas fluides Lʼicircle a un relief tourmenteacute avec de nombreuses valleacutees escarpeacutees qui suivent un axe nord-estsud-ouest Les seacuteismes y sont tregraves freacutequents mais de faible magnitude les manifestations du volcanisme (une eacuteruption tous les 3 ans en moyenne) omnipreacutesentes (eacuteruptions geysers sources chaudes) Dans lʼaxe de la Dorsale qui correspond au tiers de la surface de lʼicircle on trouve des zones de 5 agrave 10 km de large avec de nombreuses failles de 30 agrave 100 km de long dont les bords sʼeacutecartent en moyenne dʼun cm par an On trouve eacutegalement des volcans libeacuterant des laves fluides en grande quantiteacute dont le refroidissement conduit agrave des basaltes Les roches formeacutees agrave ce niveau sont les mecircmes que celles qui forment le fond des oceacuteans

Cʼest donc au niveau du cœur de la dorsale que se creacutee la lithosphegravere oceacuteanique En sʼeacuteloignant les deux plaques permettent la remonteacutee de lʼastheacutenosphegravere ce qui conduit agrave la formation de poches de magma sous la dorsale Le magma en arrivant en surface se solidifie et creacutee la lithosphegravere oceacuteanique Par conseacutequent plus on sʼeacuteloigne de la dorsale plus la lithosphegravere oceacuteanique est vieille Elle se recouvre petit agrave petit de seacutediments marins qui peuvent atteindre des eacutepaisseurs de plusieurs kilomegravetres

Une remonteacutee de lʼastheacutenosphegravere vers la surface peut se produire au niveau dʼun continent dont les bords sont eacutetireacutes le continent va alors de fracturer en deux et un oceacutean va se former entre les deux blocs qui vont deacuteriver et se seacuteparer de plus en plus au fur et agrave mesure que de la lithosphegravere oceacuteanique suppleacutementaire se formera Cʼest ainsi que se sont seacutepareacutes il y a 200 millions dʼanneacutees lʼAmeacuterique du Sud et lʼAfrique Les diffeacuterents stades de se processus peuvent ecirctre de nos jours observeacutes agrave divers endroits de la Terre

Plaque Vitesse (Cman) Direction Pacifique 10 Nord-Ouest Eurasie 1 vers lʼEst Afrique 2 Nord Antarctique Tourne sur elle-mecircmeTourne sur elle-mecircme Inde-Australie 7 Nord Ameacuterique du Nord 1 Ouest Ameacuterique du Sud 1 Nord Nazca 7 Est Philippine 8 Ouest Arabie 3 Nord-Est Coco 5 Nord-Est Caraiumlbes 1 Nord-Est

Situation de lʼIslande Lʼicircle est laquocoupeacutee en deuxraquo par la dorsale (en violet)et se retrouve partageacutee entre deux plaques tectoniques en cours dʼeacutecartement Cet eacutecartement progressif sʼaccompagne dʼun volcanisme effusif intense dont les principaux sites sont indiqueacutes (triangles rouges) Doc RR dʼapregraves une source USGS

Vitesse et direction du mouvement des plaques mesureacutees par GPS Doc CB

Ouverture dʼun oceacutean Ci-dessous (A) est illustreacutee la situation dʼun continent qui soumis agrave des forces qui lʼeacutetirent (en vert) et agrave un

courant laquochaudraquo ascendant venant de lAstheacutenosphegravere sʼamincit en mecircme temps que se forme dans lʼaxe de cet amincissement du magma (en r o u g e ) agrave l o r i g i n e d ʼ u n volcanisme intense (triangles) Lʼeacutetirement du continent aboutit agrave la formation de nombreuses failles (en violet) orienteacutees dans lʼaxe de lʼamincissement Cette

situation qui a eacuteteacute dans un lointain passeacute celle de lAfrique et de lAmeacuterique du Sud est aujourdʼhui observable dans lʼest de lʼAfrique Le scheacutema suivant (B) deacutecrit la situation quelques millions dʼanneacutees plus tard les deux morceaux du continent primordial se sont deacutepareacutes et entre eux sʼest formeacute (et se forme toujours au niveau dʼune dorsale centrale - en rouge) de la lithosphegravere laquooceacuteaniqueraquo (en violet) Cette situation est actuellement observable au niveau de la mer Rouge

Enfin des dizaines de millions dʼanneacutees plus tard la formation continue de lithosphegravere laquooceacuteaniqueraquo au niveau de la dorsale a nettement seacutepareacute les deux continents anciennement relieacutes seacutepareacutes agrave preacutesent par un grand oceacutean Cʼest la situation actuelle de lʼAmeacuterique du Sud et de lʼAfrique seacutepareacutees par lʼAtlantique Scheacutemas RR

A

B

C

Failles preacutesentes dans le parc National de Thingvellir Ces failles sont un axe nord-estSud-Ouest et soulignent ici la seacuteparation entre les plaques nord-ameacutericaines et Eurasienne agrave gauche la partie la plus escarpeacutee signale le deacutebut de la plaque ameacutericaine alors quʼagrave droite nous sommes sur la plaque eurasienne La route se situe au niveau dʼun futur oceacutean le fosseacute ougrave elle est situeacutee sʼeacutelargissant en moyenne dʼun centimegravetre par anPhoto Oddur Sigurdsson USGS

Lagrave ougrave les plaques sʼaffrontent lʼexemple des Icircles Kouriles

Les icircles Kouriles sont un archipel dʼicircles volcaniques situeacutees agrave lʼest de la Russie au nord de lʼarchipel japonais (voir carte) Ces icircles font partie de la Ceinture de Feu du Pacifique que nous avons deacutecouverte au

chapitre 3 Plus de cent volcans dont quarante actifs y sont preacutesents Ce volcanisme est de type explosif (ci-contre Eacuteruption du volcan Sarychev sur lʼicircle Matua faisant partie de lʼarchipel des icircles Kouriles le 12 juin 2009 Cette observation a eacuteteacute reacutealiseacutee laquovue de dessusraquo par les astronautes de la station spatiale internationale Film du survol Image NASA)

Les informations sur la composition des magmas produits ainsi que des tests en laboratoire permettent de deacuteterminer que les magmas pacircteux eacutemis sont lieacutes agrave la preacutesence dʼeau (dans la composition chimique des roches il ne sʼagit pas de laquolacsraquo dʼeau pure) agrave tregraves grande profondeur Il va falloir trouver lʼorigine de cette eau pour expliquer pourquoi le volcanisme explosif est lieacute aux zones proches des fosses oceacuteaniques

Comme dans toute la cette reacutegion les seacuteismes sont freacutequents aux Kouriles cʼest mecircme un des endroits les plus sismiques du monde (un tremblement de terre de magnitude gt 5 tous les deux mois en moyenne) La profondeur des foyers

des seacuteismes en fonction dʼun plan Nord Ouest-Sud Est est preacutesenteacutee sur le document de droite On y constate que les foyers des seacuteismes suivent un plan inclineacute de lʼest vers lʼouest jusquʼagrave plus de 600 km de profondeur Comme les seacuteismes sont provoqueacutes par la cassure de roches laquosolidesraquo cela signifie quʼil y a agrave cet endroit une couche de roche solide inclineacutee dans lʼastheacutenosphegravere (la lithosphegravere ayant moins de 100 km dʼeacutepaisseur) Dʼougrave viens cette roche solide et pourquoi casse tʼelle si freacutequemment Les geacuteologues ont interpreacuteteacute ces observations en faisant lʼhypothegravese quʼune plaque tectonique lithospheacuterique rigide est en train de laquocoulerraquo lentement dans lʼastheacutenosphegravere Les frottements quʼelle subit de fait de son enfouissement (agrave des vitesses de lʼordre du cman) provoquent les cassures agrave lʼorigine des seacuteismes deacutetecteacutes Ce modegravele de laquoplaque plongeanteraquo a eacuteteacute amplement confirmeacute par dʼautres observations et permet dʼexpliquer comme nous allons le voir de nombreux pheacutenomegravenes

Les icircles Kouriles Le volcan Sarychev (voir texte) est indiqueacute par la flegraveche rouge le trait jaune signale la ligne ougrave lʼon a mesureacute reacuteguliegraverement la profondeur du foyer des seacuteismes ce qui a permis de creacuteer la laquocouperaquo suivante allant jusquʼagrave 700 km de profondeur Doc CB

Les foyers des seacuteismes plongent profondeacutement dans lʼastheacutenosphegravere Profondeurs des seacuteismes en fonction de leur localisation suivant un axe NO-SE dans lʼarchipel des icircles Kouriles Les foyers se reacutepartissent sur une ligne plongeant profondeacutement dans lʼastheacutenosphegravere (voir texte) Doc CB

Questions rapides Identifiez sur la photo du Sarychev en eacuteruption les cendres volcaniques et la nueacutee ardente De quel type deacuteruption sʼagit-il Ce genre dʼeacuteruption est-il freacutequent dans la zone ougrave lʼon trouve ce volcan Quel pheacutenomegravene cause la reacutepartition particuliegravere des foyers des seacuteismes dans cette reacutegion

Les plaques se rapprochent et sʼenfouissent au niveau des fosses oceacuteaniques

Les plaques lithospheacuteriques se sont formeacutees et se forment toujours au niveau des dorsales Les plaques sʼeacutecartent de par et dʼautre dʼune dorsale qui constitue donc une frontiegravere divergente pour les deux plaquesIl existe eacutegalement des frontiegraveres convergentes ougrave les plaques se rapprochent Ces frontiegraveres sont des zones de subduction A ce niveau une plaque laquocouleraquo dans lʼastheacutenosphegravere plongeant sous une autre agrave la vitesse de quelques cm par an Mais comment une plaque de lithosphegravere peut elle laquocoulerraquo dans lʼastheacutenosphegravere Pour les continents la reacuteponse est facile constitueacutes de roches moins denses que lʼastheacutenosphegravere ils ne laquocoulentraquo pas facilement car leur densiteacute ne change pas (ou peu) avec le temps Par contre la lithosphegravere oceacuteanique en vieillissant devient de plus en plus dense Deux effets contribuent agrave lʼaugmentation de sa densiteacute Dʼune part la plaque lithospheacuterique chaude lorsquʼelle est creacuteeacutee se refroidit petit agrave petit ce qui augmente sa densiteacute Dʼautre part elle se recouvre de seacutediments marins dont le poids a tendance agrave laquolenfoncerraquo davantage Le poids de la plaque plongeante est tel quʼelle entraine avec elle tout le reste de la plaque lithospheacuterique dont les eacuteventuels continents qui en font partie cʼest la subduction qui met les plaques en mouvement

Lorsque deux plaques lithospheacuteriques sʼaffrontent la plus dense sʼenfonce dans lʼastheacutenosphegravere passant ainsi sous la moins dense Lorsque la rencontre a lieu entre deux plaques lithospheacuteriques oceacuteaniques cʼest la plus dense souvent la plus vieille qui plonge en premier Les plaques continentales eacutetant plus leacutegegraveres que les plaques oceacuteaniques ce sont toujours ces derniegraveres qui disparaissent dans lʼastheacutenosphegravere alors que les continents surnagent se deacuteplaccedilant porteacutees par leurs plaques depuis lʼeacutepoque de la formation de la Terre

Le modegravele de la plaque lithospheacuterique plongeante dans lʼastheacutenosphegravere au niveau dʼune zone de subduction a eacuteteacute confirmeacute par de nombreuses observations et expeacuteriences Il correspond donc bien agrave la reacutealiteacute En effet la preacutesence des zones de subduction permet dʼexpliquer

- la formation et lʼemplacement des fosses oceacuteaniques eacutetroites et profondes agrave lʼendroit ougrave une plaque commence agrave sʼenfoncer sous une autre - les seacuteismes freacutequents aux foyers de plus en plus profonds la plaque plongeante frottant en sʼenfonccedilant contre celle qui subsiste Ces frottements geacutenegraverent des seacuteismes dont les foyers se reacutepartissent selon un plan inclineacute- la preacutesence de chaines de volcans explosifs car lorsque la plaque plongeante sʼenfonce lʼeau des oceacuteans qui lʼa imbibeacutee pendant des millions dʼanneacutees sʼeacutechappe et en remontant provoque localement la fusion de la plaque du dessus Il se forme ainsi un magma qui est agrave lʼorigine du volcanisme explosif caracteacuteristique de ces zones- lʼorigine des chaines de montagnes bordant les zones de subduction les plaques qui se rencontrent se deacuteforment (voir page suivante) la plongeante sʼenfonce celle qui surnage est laquoemboutie se deacuteforme se casse se tord localement et se laquorideraquo cʼest ainsi que se forment les chaines de montagnes comme les rocheuses ou les Andes

Localisation des zones de subduction dans le monde Elles occupent principalement les rivages du Pacifique mais on en trouve aussi au niveau des caraiumlbes de lʼIndoneacutesie et en Meacutediterraneacutee Doc CB

Scheacutema dʼune zone de subduction La plongeacutee de la plaque oceacuteanique provoque la formation d ʼune fosse le deacuteclenchement de seacuteismes et la formation dʼun magma pacircteux agrave lʼorigine dʼun volcanisme explosif Scheacutema USGS annotations CB

Subduction et collision des continents deacuteforment la lithosphegravere ce qui creacuteeacute les chaicircnes de montagnes

Une montagne est un relief eacuteleveacute agrave la surface de la Terre un ensemble de montagnes formant une chaicircne La cause principale de la formation de chaicircnes de montagnes est la collision de deux plaques continentales En effet la densiteacute de la lithosphegravere continentale est trop faible pour lui permettre de sʼenfoncer dans lʼastheacutenosphegravere Par conseacutequent lorsque la subduction conduit deux lithosphegraveres continentales agrave entrer en collision (voir scheacutema ci-contre) aucune dʼentre elles ne disparait Elles sʼempilent lʼune sur lʼautre et forment une chaine de montagnes Entre les deux lithosphegraveres continentales des fragments de la lithosphegravere oceacuteanique peuvent ecirctre pris en sandwich et subsister ainsi dans une chaine de montagnes

La collision se fait tregraves lentement et dure des dizaines de milliers dʼanneacutees Elle conduit au plissement des terrains (ce qui se voit particuliegraverement lorsque le sol est formeacute de couches seacutedimentaires parallegraveles) ou agrave leur cassure (ce qui deacuteclenche des seacuteismes et forme des failles) On peut reproduire agrave plus petite eacutechelle les conseacutequences de la collision continentale

Les chaines de montagnes sont donc les indices des collisions des continents du passeacute En utilisant le mouvement actuel des plaques tectoniques il est aussi possible de reconstituer lʼaspect de notre planegravete dans un lointain passeacute ou mecircme de preacutevoir quelle sera son apparence dans un futur lointain Tout au long de lʼhistoire de notre planegravete emporteacutes par les mouvements des plaques auxquelles ils appartiennent les continents se sont assembleacutes fractureacutes eacuteloigneacutes puis assembleacutes de nouveau Ainsi la plupart des grandes chaicircnes de montagnes reacutecemment formeacutees sont aligneacutees entre les Alpes et lʼHimalaya Elles sont le reacutesultat de la disparition dʼun oceacutean de tregraves grande taille la Teacutethys et de la collision entre deux continents lʼun situeacute au Nord qui sʼappelait la Laurasie et lʼautre au Sud appeleacute Gondwana Lʼaspect de notre planegravete a donc profondeacutement changeacute au cours de son Histoire

Reconstitution de lʼemplacement des continents dans le passeacute il y a 225 millions dʼanneacutees (MA) un laquosupercontinentraquo la Pangeacutee a commenceacute a se fragmenter Ses morceaux sont les continents actuels qui se reacuteuniront un jours Il est tregraves difficile de reconstituer ce qui est arriveacute aux continents avant cette date car les indices comme des chaicircnes de montagnes ont eacuteteacute complegravetement deacutetruits par lʼeacuterosion Scheacutemas USGS

3 - Fermeture dʼun oceacutean Les deux continents se sont rencontreacutes et sʼaffrontent en se deacuteformant creacuteant ainsi des montagnes Lʼancienne frontiegravere des deux continents est marqueacutee par des roches dʼorigine oceacuteanique (en noir) deacuteformeacutees et constituant elles aussi des montagnes Cette situation est celle actuellement de lʼHimalaya ainsi que celle que lʼon rencontre dans les Alpes Scheacutema RR

SUBDUCTION

Continent A Oceacutean Continent B

1 - Fermeture dʼun oceacutean Deux continents se rapprochent seacutepareacutes par une lithosphegravere oceacuteanique qui disparait par subduction au niveau dʼune zone ougrave seacuteisme et volcanisme sont bien repreacutesenteacutes Scheacutema RR

Continent AContinent B

Mer

SUBDUCTION2 - Fermeture dʼun oceacutean La l i thosphegravere oceacuteanique prise en sandwich entre les deux continents commence agrave se deacuteformer tout comme le cont inent A Cette si tuat ion correspond agrave celle de la Meacutediterraneacutee actuelle Scheacutema RR

un seul continent

QUESTIONS DE COURS1 Au niveau mondial comment se reacutepartissent les seacuteismes et les volcans 2 Quʼest-ce quʼune dorsale 3 Quest-ce quʼune plaque tectonique 4 Quelle est la diffeacuterence principale entre lithosphegravere et astheacutenosphegravere 5 Quʼest-ce quʼune frontiegravere convergente Quel relief en est caracteacuteristique 6 A quel endroit les plaques sont-elles les plus eacutepaisses 7 Les plaques flottent-elles sur du magma 8 Que se passe tʼil au niveau dʼune zone de subduction 9 Quel est le relief formeacute lors de la collision de deux continents 10 Quel est lʼordre de grandeur de la vitesse de deacuteplacement des plaques tectoniques

COLLES1 Expliquez pourquoi on peut trouver au sommet des plus hautes chaines de montagnes des roches dʼorigine oceacuteanique (2 pts)

2 Comparez dans un tableau la lithosphegravere et lʼastheacutenosphegravere au niveau de leur emplacement leur consistance et leurs proprieacuteteacutes (6 pts)

3 La Terre est acircgeacutee de 4500 millions dʼanneacutees Pourtant on ne trouve pas de roches dʼorigine oceacuteaniques acircgeacutees de plus de quelques centaines de millions dʼanneacutees Pourquoi (4 pts)

4 Expliquez pourquoi les seacuteismes sont freacutequents dans les zones de subduction Donnez un exemple pour illustrer vos affirmations (3 pts)

5 Lʼexpression ancienne laquodeacuterive des continentsraquo est agrave la fois vraie et fausse Expliquez pourquoi (4 pts)

6 Pourquoi les plaques de lithosphegravere laquooceacuteaniqueraquo finissent-elles par laquocoulerraquo dans lʼastheacutenosphegravere Pourquoi cela nʼest-il pas possible pour la lithosphegravere laquocontinentaleraquo

7 Comment se fait-il que lʼon retrouve les mecircmes roches et les mecircmes fossiles acircgeacutes de 230 millions dʼanneacutees au Breacutesil et sur la cocircte ouest du continent africain (2 pts)

EXERCICES1 - Land of the free (3 pts) Benjamin Franklin un des pegraveres fondateurs des Eacutetats-Unis dAmeacuterique eacutetait un scientifique et un inventeur En 1782 il eacutecrivit laquoThe crust of the Earth must be a shell floating on a fluid interiorraquo11 - Traduisez donc cette phrase en bon Franccedilais12 - B Franklin se trompait-il ou pas Expliquez votre reacuteponse (2 pts)

2 - Le preacutecurseur (8 pts) En 1915 A Wegener publie son livre laquoLa genegravese des continents et des oceacuteansraquo Au chapitre 2 on peut y lire laquo Les paleacuteontologues () sont invariablement ameneacutes agrave la conclusion que la plupart des continents actuellement seacutepareacutes par de grandes eacutetendues oceacuteaniques doivent avoir eu anciennement une liaison continentale sur laquelle sest accompli un eacutechange ininterrompu des flores et faunes terrestres (hellip) LAmeacuterique du Sud doit avoir eacuteteacute contigueuml agrave lAfrique au point de constituer avec elle un bloc continental unique Ce bloc sest scindeacute pendant le Creacutetaceacute en deux parties qui se sont eacutecarteacutees dans le cours des temps comme deacuterivent les tronccedilons dun glaccedilon se brisant dans leau Les contours de ces deux socles sont encore aujourdhui remarquablement semblables Ce nest pas seulement le grand coude saillant rectangulaire que preacutesente la cocircte breacutesilienne au Cap San Roque qui est reproduit en sens inverse par le coude rentrant de la cocircte africaine au Cameroun mais pour les reacutegions situeacutees au sud de ces deux points agrave chaque saillie de la cocircte breacutesilienne correspond une partie rentrante semblable de la cocircte africaine de mecircme quagrave chaque baie du cocircteacute breacutesilien correspond une saillie du cocircteacute de lAfrique Des mesures faites sur un globe terrestre montrent que leurs ampleurs sont identiquesraquo 21 - Quels sont les indices releveacutes par Wegener qui indiquent que par le passeacute lʼAmeacuterique du Sud et lʼAfrique eacutetaient lieacutees (2 pts)22 - Quelle image donne Wegener pour illustrer cette seacuteparation En quoi cette derniegravere est elle exacte et en quoi est-elle inexacte (5 pts)23 - Quelle confirmation expeacuterimentale est donneacutee par Wegener pour confirmer ses ideacutees ( 1 pts)

3 - Sous lʼOceacutean (10 pts)Le document ci-dessous est une carte de lʼacircge des fonds sous marins

Voici la leacutegende des couleurs utiliseacutees les acircges eacutetant exprimeacutes en millions dʼanneacutees- 180

- 150

- 120

- 80

- 60

- 40

- 200

31 - Sachant que lʼAtlantique a une largeur de 2840 km entre le Breacutesil situeacute sur la cocircte est de lʼAmeacuterique du Sud et le Libeacuteria situeacute sur la cocircte ouest de lʼAfrique et en vous aidant de lʼacircge des fonds oceacuteaniques preacutesenteacutes sur le document donnez la vitesse agrave laquelle croit la lithosphegravere oceacuteanique dans lʼOceacutean Atlantique (3 pts)32 - A quoi voit-on que les dorsales ne fabriquent pas toutes de la lithosphegravere agrave la mecircme vitesse (2 pts)33 - Ougrave est situeacutee la dorsale la plus active (qui produit le plus rapidement de la lithosphegravere) Et la plus lente (Expliquez vos reacuteponses) (4 pts)34 - Ougrave est situeacutee la plus vieille lithosphegravere oceacuteanique du monde (1 pts)

4 - Terre de glaceLIslande est une icircle volcanique presque coupeacutee en deux par un ensemble de grandes failles 41 - Proposez une hypothegravese reliant lʼexistence des failles en Islande et le volcanisme (3 pts) 42 - La photo ci-dessous a eacuteteacute prise en juillet 2000 au parc national de Thingvellir (photo WikimediaJulius Agrippa)

Expliquez pourquoi on peut dire que les promeneurs que lʼon y voit sont en train de marcher sur le fond dʼun futur oceacutean (3 pts)

5 - Errare humanun estObservez bien le scheacutema ci-contre51 - Que repreacutesenteʼil (1 pts)52 - Le dessinateur qui a reacutealiseacute ce scheacutema (source USGS) nʼa pas commis dʼerreurs mais il a fait un choix assez malheureux qui risque de provoquer un erreur Quel a eacuteteacute ce mauvais choix (3 pts)6 - Les commentaires sont libres

(10 pts)Le document ci-dessous est tireacute dʼun site de lʼUSGS traitant des seacuteismes se deacuteroulant sur la cocircte ouest de lʼAmeacuterique (Sud Ouest du Canada et eacutetat de Washington aux USA)

61 - Donner un titre agrave ce scheacutema (1 pts)62 - Reacutediger un commentaire sur les eacuteveacutenements scheacutematiseacutes ici (4 pts)63 - Sans commettre agrave proprement parler une erreur le dessinateur a fait un choix malheureux lorsquʼil a reacutealiseacute ce scheacutema Lequel (2 pts)64 - Les foyers de seacuteismes remarquables sont situeacutes sur le scheacutema Pourquoi tous ces foyers ne sont-ils pas situeacutes au niveau de la zone de contact entre les deux plaques (3 pts)

7 - FAMOUS (6 pts)En 1973 et 1974 a eu lieu lʼexpeacutedition scientifique FAMOUS (French American Mid Ocean Underwater Survey) pendant laquelle une zone de dorsale de 100 Km2 situeacutee agrave 2600 m de profondeur a eacuteteacute eacutetudieacutee intensivement au moyen de 3 sous marins et plus de 20 navires oceacuteanographiques71 - Traduisez en franccedilais la signification du sigle FAMOUS (1 pts)72 - Pour sʼhabituer agrave ce quʼils risquaient de deacutecouvrir en plongeacutee les pilotes des sous-marins sont alleacutes se former en Islande Pourquoi donc (3 pts)

73 - Parmi les nombreuses deacutecouvertes reacutealiseacutees il y a lʼabsence totale de seacutediments dans la reacutegion eacutetroite (moins dʼun km) situeacutee dans lʼaxe de la dorsale Comment expliquer cette absence (2 pts)

8 - On sʼenfonce (5 pts)Le document ci-contre (USGS) montre lʼemplacement des foyers des seacuteismes sur les cocirctes dIndoneacutesie au nord de lʼAustralie (en [1] la distance en km le long de lʼaxe nord-sud des mesures en [2] la profondeur en km)

81 - Deacutecrivez comment se reacutepartissent les foyers des seacuteismes (2 pts)82 - Expliquez lʼorigine de cette reacutepartition Que peut-on en conclure au sujet de la reacutegion ougrave ces releveacutes ont eacuteteacute effectueacutes (3 pts)

9 - Ccedila deacutechire (8 pts)Dans lʼest de lʼAfrique la laquovalleacutee du grand riftraquo est une deacutepression de quelques dizaines de km de large qui se prolonge sur plus de 6000 km et est

profonde de quelques centaines de m On y trouve agrave la fois de grands lacs (le Tanganika la Malawi) et de nombreux volcans actifs (voir carte) dont certains tregraves ceacutelegravebres (le Kilimandjaro le mont Kenya) sont eacuteteints alors que dʼautres nombreux sont tregraves actifs (LʼErta Ale le Dallol) Les seacuteismes y sont eacutegalement freacutequents

91 - Quelle information p e u t - o n t i r e r d e l ʼ e m p l a c e m e n t d e s diffeacuterents volcans tel quʼils sont repreacutesenteacutes sur la carte (2 pts)92 - Comment expliquer l ʼ e n s e m b l e d e s pheacutenomegravenes se deacuteroulant dans cette reacutegion (4 pts)93 - Dans quelques millions dʼanneacutees agrave quoi ressemblera cette reacutegion (vous pouvez faire un scheacutema pour exprimer vos ideacutees) (2 pts)Carte WikimediaSemhur

10 - Les geacutenies des alpages (13 pts)Les Alpes sont la chaine de montagne la plus haute dʼEurope Elles forment un arc eacutetaleacute sur plusieurs pays Cʼest une des premiegraveres chaines de montagnes qui ait eacuteteacute eacutetudieacutee On trouve dans les Alpes plusieurs roches diffeacuterentes- des calcaires et dʼautres roches dʼorigine marine qui sont le reacutesultat du

deacutepocirct de seacutediments sur des fonds oceacuteaniques durant des dizaines de millions dʼanneacutees

- des basaltes formant des coussins ou des tubes

On observe eacutegalement dans les Alpes des failles et des deacuteformations des roches qui montrent que ces derniegraveres ont subi lʼapplication de forces tregraves importantes

101 - Recherchez en vous aidant de la photo suivante (vue satellite de la chaicircne des Alpes les sommets enneigeacutes sont bien visibles ainsi que la forme geacuteneacuterale de la chaicircne - NASA) et dʼun atlas sur quels pays sʼeacutetendent les Alpes et quel en est le sommet le plus eacuteleveacute (2 pts)

102 - Repeacuterez la faille visible sur la photo suivante (faille du Pas-Guiguet au nord du fort de St Eynard Photo Geol Alp Maurice Guidon) dont vous ferez un scheacutema titreacute et leacutegendeacute Reconstituez la forme de la structure avant la deacuteformation Cette deacuteformation a-t-elle provoqueacute une eacutelongation ou un raccourcissement de la structure (5 pts)

103 - Agrave partir des documents suivants (Photos A et B) deacutecrivez ce qui se situait agrave lʼemplacement actuel des Alpes il y a 150 - 170 millions dʼanneacutees (2 pts)

Photo A Laves en coussin visibles dans l e m a s s i f d u C h e n a i l l e t C e s structures ont eacuteteacute formeacutees il y a 170 millions dʼanneacutees

Photo WikimediaWeFt

Photo B La laquotourraquo dʼAiuml visible au premier plan ainsi que celle de Mayen derriegravere elle sont des falaises de calcaire La roche qui les compose a eacuteteacute formeacutee dans un oceacutean profond il y a 150 millions dʼanneacutees Photo WikimediaBernd Braumlgelmann

104 - Avec les connaissances que vous avez du cours preacuteceacutedent et vos reacuteflexions provenant des questions preacuteceacutedentes Reacutedigez en franccedilais correct un paragraphe deacutecrivant laquolʼhistoire et lʼorigine des Alpesraquo depuis 170 millions dʼanneacutees (4 pts)

CORRECTIONS

QUESTIONS DE COURS

1 Au niveau mondial les seacuteismes et les volcans se reacutepartissent le long dʼalignements correspondant aux limites des plaques tectoniques Il existe toutefois quelques volcans isoleacutes2 Une dorsale est une chaine de montagnes au niveau de laquelle une remonteacutee de lʼastheacutenosphegravere permet la formation de lithosphegravere oceacuteanique3 Une plaque tectonique est une grande zone mobile de la surface de la Terre rigide et peu deacuteformable eacutepaisse dʼune dizaine agrave une centaine dekmm et flottant sur lʼastheacutenosphegravere4 La lithosphegravere externe est rigide alors que lʼastheacutenosphegravere plus profonde est deacuteformable (agrave une vitesse tregraves lente de lʼordre du cman)5 Une frontiegravere convergente est la limite entre deux plaques se dirigeant en sens opposeacutes Le relief qui en est caracteacuteristique est une fosse oceacuteanique6 Les plaques sont les plus eacutepaisses aux endroits correspondant agrave des continents7 Les plaques ne flottent pas sur dumagmaa mais sur lʼastheacutenosphegravere qui a pour lʼessentiel le comportement dʼun solide extrecircmement visqueux8 Au niveau dʼune zone de subduction une plaque passes sous une autre9 Lors de la collision de deux continents le relief formeacute est une chaicircne de montagnes10 Lʼordre de grandeur de la vitesse de deacuteplacement des plaques tectoniques est le centimegravetre par an

COLLES

1 On peut trouver au sommet des plus hautes chaines de montagnes des roches dʼorigineoceacuteaniquee car les montagnes se forment lors de la collision de continents autrefois seacutepareacutes par un oceacutean Des roches provenant de lʼancien fond oceacuteanique peuvent se trouverprisese laquoen sandwichraquo entre les deux continents et vont se retrouver inteacutegreacutees dans la chaine demontagnese dont elles feront partie

2 Tableau comparant la lithosphegravere et lʼastheacutenosphegravere au niveau de leur emplacement leur consistance et leurs proprieacuteteacutes

Couche Lithosphegravere Astheacutenosphegravere

Emplacement Externe interne

Consistance Solide peu deacuteformable Tregraves leacutegegraverement fluide deacuteformable

Proprieacuteteacutes Forme de grandes plaques rigides mobiles

non cassante parcourue de courants tregraves tregraves lents

3 On ne trouve pas de roches dʼorigine oceacuteaniques acircgeacutees de plus de quelques centaines de millions dʼanneacutees agrave cause de la subduction les anciennes plaques laquooceacuteaniquesraquo ont depuis longtemps couleacute dans lʼastheacutenosphegravere et sont inaccessibles ou deacutetruites On peut mecircme en deacuteduire quʼune plaque laquooceacuteaniqueraquo possegravede une laquodureacutee de vieraquo qui se limite agrave quelques centaines de millions dʼanneacutees Ensuite trop lourde elle commence agrave disparaicirctre en glissant lentement dans les profondeurs du globe

4 Les seacuteismes sont freacutequents dans les zones de subduction car la plaque plongeante laquofrotteraquo contre celle qui la surplombe en sʼenfonccedilant Ces laquofrottementsraquo provoquent des cassures des roches et donc sont agrave lʼorigine dʼondes sismiques donc de seacuteismes

On peut donner comme exemple la zone de subduction dʼune partie des plaques du Pacifique sous la Californie qui provoque de nombreux seacuteismes dans cette reacutegion (les icircles du Japon sont aussi un bon exemple)

5 Lʼexpression ancienne laquodeacuterive des continentsraquo est - laquovraieraquo car les continents voient bien dans le temps leur position changer

lentement ils laquodeacuteriventraquo bien dans le sens ils ne sont pas fixe- laquofausseraquo car en reacutealiteacute ce ne sont pas les continents tout seuls qui deacuterivent

mais les plaques dont ils font partie qui elles sont mobiles

6 Les plaques de lithosphegravere laquooceacuteaniqueraquo finissent par laquocoulerraquo dans lʼastheacutenosphegravere car au fur et agrave mesure quʼelles vieillissent elles deviennent

de plus en plus denses agrave cause de leur refroidissement et de lʼaccumulation de seacutediments agrave leur surface

Cela nʼest il pas possible pour la lithosphegravere laquocontinentaleraquo carcelle-cii nʼa pas de densiteacute variable elle est moins dense que lʼastheacutenosphegravere et le reste elle ne peut donc pas laquocoulerraquo dedans

Remarque Il peut arriver toutefois quʼun continent soit alourdi traquo par exemple par une couche de glace de plusieurs km qui le recouvre ce qui laquolʼenfonceraquo dans lʼastheacutenosphegravereraquo Si la glace fond la continent va lentement laquoremonterraquo Parfois des morceaux de continents peuvent ecirctre aussi entraineacutes dans lʼastheacutenosphegravere au cours de subductions mais ils ont toujours tendance agrave laquoremonterraquo vers le surface et peuvent mecircme y revenir

7 On retrouve les mecircmes roches et les mecircmes fossiles acircgeacutes de 230 millions danneacuteese au Breacutesil et sur la cocircte ouest du continentafricainn car agrave cette eacutepoque ces deux continents eacutetaient reacuteunis en un seul

EXERCICES1 - Land of the free (3 pts)

11 - laquoThe crust of the Earth must be a shell floating on a fluid interiorraquo se traduit par laquola croucircte terrestre doit ecirctre une coquille flottant sur un inteacuterieur fluideraquo

12 - Pour lʼessentiel B Franklin ne se trompait pas En effet la lithosphegravere par rapport aux dimensions de la Terre est bien une fine laquocoquilleraquo qui flotte sur un inteacuterieur (lʼastheacutenosphegravere) plus fluide plus deacuteformable Ce que B Franklin nʼavait pas preacutevu cʼest que cette coquille eacutetait briseacutee en plusieurs morceaux les plaques tectoniques

2 - Le preacutecurseur (8 pts)

21 - Les indices releveacutes par Wegener indiquant que par le passeacute lʼAmeacuterique du Sud et lʼAfriqueeacutetaientt lieacutees sont

- des fossiles identiques (il parle des paleacuteontologues et vous avez sans doute regardeacute dans un dictionnaire si vous ne le saviez pas de quoisʼʻoccupe un paleacuteontologue non )

- la correspondance des contours des deux continents (en particulier mais pas uniquement la correspondance entre le cap San Roque au Breacutesil et la cocircte du Cameroun en Afrique)

22 - Pour illustrer cette seacuteparation Wegener donne lʼimage suivante laquodeux parties qui se sont eacutecarteacutees dans le cours des temps comme deacuterivent les tronccedilons dun glaccedilon se brisant dans leauraquo Cette image estexactee car les bords des deux continents se correspondent bien comme leferaientt les bords dʼun glaccedilon briseacute maispar contree elle est inexacte (ou insuffisante) parce que ce ne sont pas les continents seuls qui se seacuteparent en flottant sur un fluide mais les plaques qui les portent qui se seacuteparent lʼespace eacutetant combleacute par la formation de lithosphegravere laquooceacuteaniqueraquo Pour reprendre lʼimage de Wegener cʼest comme si un glaccedilon eacutetait prisonnier dʼune mince couche de glace le glaccedilon et la couche se casseraient et sʼeacuteloigneraient alors que de la glace mince se formerait toujours entre els deux morceaux du glaccedilon au fur et agrave mesure quʼils se seacutepareraient

23 - Wegener preacutesente comme confirmation laquoexpeacuterimentaleraquo des mesures quʼil a effectueacute sur un globe terrestre (donc une carte bien plus exacte que celles que lʼon obtient sur une feuille) et qui montrent que non seulement les formes des cotesestt de lʼAmeacuterique du Sud et Ouest de lʼAfrique secorrespondentt mais que les dimensions des parties qui semblent sʼemboiter sont identiques

3 - Sous lʼOceacutean (10 pts)

31 - Le Breacutesil et le Libeacuteria sont actuellementdistantst de 2840 km Si on regarde la carte on voit que lesfondsdoceacuteaniquese les plus vieux entre ces pays ceux qui sont au contact des continents sont de couleur verte ce qui correspond agrave un acircge de 120 millions dʼanneacutees environ dapregraves la leacutegende Il a donc fallu 120 millions dʼanneacutees pour laquofabriquerraquo 2840 km de lithosphegravere

La vitesse cʼest la distance le temps Ici si on divise 2840 par 120 millions dʼanneacutees on obtient une vitesse de fabrication de 000002 kman soit 2 cman environ

32 - On voit que les dorsales ne fabriquent pas toutes de la lithosphegravere agrave l a m ecirc m e v i t e s s e agrave l a largueurdiffeacuterentes des laquobandesraquo de fondoceacuteaniques du mecircme acircge (donc de mecircme couleur sur la carte) Cette diffeacuterence de largueur sʼexplique par une diffeacuterence de vitesse de formation des roches plus la formation est

rapide et plus lʼeacutetendue dʼune mecircme couleur de par et dʼautre de la dorsale sera grande

33 - Si on prend lʼexemple des terrains laquorouge-orangeraquo formeacutes en 30 millions dʼanneacutees environ on voit que la dorsale atlantique a fabriqueacute une eacutetendue bien moins grande de lithosphegravere que la dorsale du Pacifique Cette derniegravere fabrique donc de la lithosphegravere plus rapidement Cʼest mecircme la plus active alors que la moins active (bande la plus eacutetroite) est la dorsale situeacutee au sud-est de la pointe sud du continent africain

34 - La plus vieille lithosphegravere oceacuteanique du monde (en bleu fonceacute sur la carte) se situe agrave lʼouest du Pacifique au niveau de la cocircte est du Japon

4 - Terre de glace

41 - LʼIslande est une icircle presque coupeacutee en deux par une dorsale A ce niveau il se produit un eacutecartement des plaques de part et dʼautre de la dorsale Cela signifie que la roche en Islande est soumise agrave des forces qui laquotirentraquo dessus ce qui a pour conseacutequence de la fracturer de la casser des failles se forment On peut faire lʼhypothegravese que cet eacutetirement de la lithosphegravere provoquant la formation de faille amincit la lithosphegravere ce qui

permet agrave lʼastheacutenosphegravere dʼecirctre plus proche de la surface et provoque la formation locale de magma donc dʼune activiteacute volcanique

42 - Les promeneurs du parc national de Thingvellir sont en train de marcher sur le fond dʼun futuroceacuteann car ce parc se situe dans lʼaxe de la dorsale On peut dʼailleurs voir sur la photographie les bords extrecircmeseraquo des deux plaques formant un eacutetroit deacutefileacute Ces parois sʼeacutecartent en moyenne de quelques cm par an au fil des seacuteismes La route est traceacutee entre ces falaises donc au

niveau ougrave de formera (et agrave commenceacute agrave se former) de la lithosphegravere oceacuteanique plancher dʼun futur oceacutean

5 - Errare humanun est51 - Le scheacutema repreacutesente une zone de subduction

52 - Le dessinateur a mal choisi la couleur avec laquelle il repreacutesente lʼastheacutenosphegravere En effet il lʼa coloreacutee en orange fonceacute couleur qui peut faire

penser agrave du magma ce qui est contraire agrave la reacutealiteacute lʼastheacutenosphegravere est agrave notre eacutechelle de temps une roche laquosolideraquo mecircme si elle est chaude et ne ressemble donc pas agrave du magma

6 - Les commentaires sont libres (10 pts)61 - Titre de ce scheacutema Il y a bien sur plusieurs possibi l i teacutes Citons comme exemple laquozone de subduction de lʼest du pacifiqueraquo laquomouvement de la plaque Juan de Fuca (son nom est lisible) laquoorigine des des seacuteismes se deacuteroulant au Sud Ouest du Canada et dans eacutetat de Washingtonraquo (en reprenant les indications de la question)

62 - CommentaireLa plaque Juan de Fuca prend naissance au niveau dʼune dorsale situeacutee sous le Pacifique agrave proximiteacute des cocirctes du continentnord-ameacutericainn Cette plaque plonge rapidement sous le continent (le nord de la dorsale est mecircme deacutejagrave sous le continent) En plongeant la plaque provoque des seacuteismes dont les foyers se situent au large sous lʼoceacutean mais aussi plus profondeacutement agrave la verticale de villes comme Seattle ou Vancouver La perte de lʼeau contenue dans cette plaque favorise la formation de magma visqueux creacuteant une chaine de volcans explosifs sur la continent (cocircnes gris du scheacutema)

63 - Le dessinateur a fait un choix malheureux et incoheacuterent de couleurs pour repreacutesenter lʼastheacutenosphegravere et le magma En effet sous la dorsale la couleur rouge semble repreacutesenter le magma qui se forme (mais alors il est preacutesent en trop grande quantiteacute) Par contre sous les volcans le magma qui se forme est coloreacute en jaune De plus le scheacutema laisse penser quʼil existe une couche de magma (rouge comme agrave la dorsale) sous le continent ce qui est faux

64 - Les foyers de nombreux seacuteismes sont situeacutes au niveau de la zone de contact des plaques (points rouges) mais il existe aussi des foyers noteacutes en jaune situeacutes bien plus pregraves de la surface Pourquoi Il faut se rappeler quʼun seacuteisme est deacuteclencheacute par la cassure dune roche soumise agrave des forces Ici la subduction de la plaque tend agrave laquobomberraquo le continent dont la surface va se deacuteformer laquoen arc de cercleraquo Comme les roches de la lithosphegravere ne sont pas tregraves deacuteformables elles vont donc casser pregraves de la surface ce qui va provoquer ces seacuteismes (La question eacutetait difficile il fallait bien reacutefleacutechir agrave la cause des seacuteismes et chercher un meacutecanisme pour lʼexpliquer ce qui est une deacutemarche scientifique)

7 - FAMOUS (6 pts)

71 - Le sigle FAMOUS signifie French American Mid Ocean Underwater Survey ce qui en franccedilais nous donne laquoeacutetude franco-ameacutericaine sous-marine du milieu de lʼoceacuteanraquo Le sigle FAMOUS constitue un mot qui lui aussi veut

dire laquofameux exceptionnelraquo ce qui soulignait la caractegravere nouveau et jamais tenteacute lʼeacutepoque de ce type dʼeacutetude

72 - Les pilotes des sous-marins sont aller se former en Islande pour sʼhabituer agrave ce quʼils risquaient de deacutecouvrir enplongeacuteee car ce pays est le seul exemple de dorsale que lʼon peut visiter agrave pied sec et ils vont plonger au milieu de lʼAtlantique donc au niveau de la mecircme dorsale mais sous lʼeau Il y a donc de bonnes chances quʼils y retrouvent le mecircme type de relief (falaises roches fissures failles)

73 - Depuis la cinquiegraveme vous savez que les seacutediments se deacuteposent lentement dans le fond des cours dʼeau donc des valleacutees et au niveau des oceacuteans et des mers Ce deacutepocirct se fait de faccedilon agrave peu pregraves continue mais il est tregraves lent Ors dans kʼaxe de la dorsale le fond de lʼoceacutean est tregraves laquojeuneraquo geacuteologiquement parlant (quelques millions dʼanneacutees) ce qui signifie que les seacutediments nʼont pas eu le temps dʼy parvenir et surtout de sʼy accumuler Cette absence en fait contribue agrave prouver la jeunesse de la roche formeacutee agrave cet endroit

8 - On sʼenfonce (5 pts)81 - Les foyers des seacuteismes se reacutepartissent selon un arc de cercle de plus en plus profond Ils sont tout dʼabord superficiels puis plongent rapidement agrave plus de 600 km de profondeur selon une ligne qui devient presque verticale

82 - Cette reacutepartition sʼexplique par la subduction dʼune plaque qui plonge tregraves

rapidement dans lʼastheacutenosphegravere en frottant sur la plaque qui la surplombe et en se cassant ce qui provoque des seacuteismes mecircme agrave tregraves grande profondeur

On peut en conclure que la reacutegion ougrave ces releveacutes ont eacuteteacute effectueacutes est situeacutee sur une frontiegravere convergente de plaques et quʼil sʼy produit de

nombreux et puissants seacuteismes ainsi que des eacuteruptions volcaniques de type explosif (ce type de volcanisme eacutetant associeacute aux zones de subduction)

9 - Ca deacutechire (8 pts)91 - Sur la carte les volcans sont aligneacutes selon une directionnord-sudd le long dʼune ligne pointilleacutee On peut tirer de cette chaine de volcans la conclusion que lʼon doit se trouver au niveau de la frontiegravere dʼune plaque

92 - Plusieurs hypothegraveses peuvent expliquer lʼensemble des pheacutenomegravenes se deacuteroulant dans cette reacutegion mais une seule les explique tous Tout d(ʻabord lʼalignement des volcans et les seacuteismes peuvent faire penser agrave une zone de subduction Toutefois deux pheacutenomegravenes ne sʼexpliqueraient pas dans ce cas le fait que

lʼon soit agrave linteacuterieur dʼun continent (et non en bordure) et le grand nombre de grands lacs comme le Tanganika ou le Malawi Les lacs peuvent nous mettre sur la voie ils occupent des laquocreuxraquo du terrain emplis par les pluies Laseules situation ougrave lʼon a agrave la fois seacuteisme volcanisme et formation de creux dans lʼinteacuterieur dʼun continent est lorsque ce dernier est eacutetireacute au deacutebut de la formation dʼun oceacutean On peut donc faire lʼhypothegravese que lʼon se trouve ici au niveau dʼun oceacutean en train de laquosʼouvrirraquo

93 - Dans quelques millions dʼanneacutees cette reacutegion ressemblera agrave lamer Rougee (situeacutee plus au nord) deux continents LAfrique et lʼactuelle partieestt de ce continent devenue laquoindeacutependanteraquo de la plaque africaine seront seacutepareacutes par une mer eacutetroite (situation du premier scheacutema de la p 13)

10 - Les geacutenies des alpages (13 pts)Les Alpes sont la chaine de montagne la plus haute dʼEurope Elles forment un arc eacutetaleacute sur plusieurs pays Cʼest une des premiegraveres chaines de montagnes qui ait eacuteteacute eacutetudieacutee On trouve dans les Alpes plusieurs roches diffeacuterentes

- des calcaires et dautrese roches dʼorigine marine qui sont le reacutesultat du deacutepocirct de seacutediments sur des fonds oceacuteaniques durant des dizaines de millions dʼanneacutees

- des basaltes formant des coussins ou des tubesOn observe eacutegalement dans les Alpes des failles et des deacuteformations des roches qui montrent que ces derniegraveres ontsubit lʼapplication de forces tregraves importantes

101 - Sur la vue satellite et mecircmes ans un atlas vous devez avoir identifieacute sansdifficulteacutes le nord de lʼItalie A partir de ce point de repegravere vous avez du trouver que les Alpes sʼeacutetendent sur le nord de lʼItalie (justement) le sud-est de la France la Suisse le sud de lʼAllemagne lʼAutriche et la Sloveacutenie Le sommet le plus eacuteleveacute est lemont-blancc (4810 m)

102 - Sur la photo la faille barre transversalement la falaise deacutecalant les couches A et b (votre scheacutema devrait ressembler agrave celui de droite la faille est en rose)

Pour reconstituer la forme de la structure avant la deacuteformation il faut faire glisser par la penseacutee la faille en sens inverse de son mouvement On obtiendrait alors une superposition des trois couches de roches horizontales comme cela

Le sens de la deacuteformation montre bien que la structure la rocheonta eacuteteacutecomprimeacuteese puisque la partie de droite est monteacutee laquosurraquo celle de gauche la faille a permis le raccourcissement de la structure

103 - Les documents preacutesentent des laves en coussins acircgeacutees de 170 millions dʼanneacutees ainsi que des roches calcaires de 150 millions dʼanneacutees le tout se trouvant dans la chaicircne des Alpes A lʼemplacement actuel des Alpes il y a 170 millions dʼanneacutees on trouvait une activiteacute volcanique sous marine dont la trace est la lave en coussin Il sʼagissait probablement de la formation de lithosphegravere oceacuteanique au niveau dʼune dorsale 20 millions dʼanneacutees plus tard on trouve les traces dʼune seacutedimentation ayant eu lieu dans un laquooceacutean profondraquo On peut donc penser quʼagrave cette eacutepoque lemplacement actuel des Alpes eacutetait occupeacute par un profond oceacutean aujourdʼhui disparu

104 - laquoHistoire et lʼorigine des Alpesraquo depuis 170 millions dʼanneacuteesEn utilisant les informations fournies on peut reconstituer le sceacutenario suivant

bull Il y a plus de 170 millions dʼanneacutees un oceacutean (ou une mer) seacutepare le nord de lʼItalie actuelle du reste de lʼEurope Sur le fond de cet oceacutean on trouve une activiteacute volcanique qui produit des laves en coussins

bull Progressivement alors que des seacutediments se deacuteposent sur les fonds oceacuteaniques profonds une subduction se met en place et cette mer commence agrave se refermer

bull Il y a moins de 150 millions dʼanneacutees le mouvement des plaques finit de faire laquocoulerraquo dans lʼastheacutenosphegravere la lithosphegravere oceacuteanique de cet ancien oceacutean Il en reste toutefois quelques morceaux qui vont ecirctre pris en sandwich entre lʼEurope et lʼItalie du nord

bull Les continents entrent en collision il se forme petit agrave petit une chaine de montagnes en forme dʼarc de cercle et des mateacuteriaux oceacuteaniques selon les deacuteformations du sol et les mouvements lieacutes aux failles se retrouvent incorporeacutes dans ces montagnes ougrave on les trouve encore aujourdʼhui

Lrsquoenfer des copiesBecirctises lues dans les exercices amp devoirs

1)Entre les plaques il y a des fissures pleines de Magma NON Les plaques sont jointives cʼest pour cela quʼelles frottent les une sur les autres

2)La lithosphegravere glisse sur lrsquoastheacutenosphegravere qui est lisse Ben voyons lʼastheacutenosphegravere nʼa rien de lisse ce nʼest PAS une eacutetendue liquide

3)la lithosphegravere flotte sur du magma en fusion Reacutepeacutetons bien fort LASTHENOSPHERE SE COMPORTE COMME UN SOLIDE ON NE TROUVE DE MAGMA QUE SOUS LES VOLCANS

4)Dans lrsquoastheacutenosphegravere il y a des courants qui poussent la lithosphegravere

Nan Les courantsexistentt mais sont bien trop faibles pour faire cela ils accompagnent le mouvement mais ne font pas le gros du travail

5)La lave qui monte dans la dorsale pousse les plaques Et non les plaques sont laquotireacuteesraquo par la subduction pas laquopousseacuteesraquo par les dorsales

6) La plaque qui plonge descend agrave des millions de km

Hum le centre de la Terre nʼest laquoquʼaraquo 6350 km sous nos pieds

7) la plaque qui plonge fond et ccedila forme le magma des volcans explosifs Pas du tout La plaque perd de lʼeau qui en remontant va permettre la formation de magma

Glossaire

Les deacutefinitions des termes scientifiques agrave connaicirctre (en gras) mais aussi des mots dʼun emploi peu commun en quatriegraveme et utiliseacutes dans ce chapitre Nʼ est donneacute ici que le sens dans lequel ils sont employeacutes dans le manuel

Archipel ensemble dʼicircles voisinesAstheacutenosphegravere Couche profonde de la Terre ougrave les roches ont un comportement ductile elles peuvent sʼy deacuteformer sous une forte pression agrave des vitesses de lʼordre du cmanBasalte roche volcanique de couleur sombre issue dʼun magma refroidi rapidementClimatologie science du climat et de son eacutevolution dans le tempsCollision rencontre des parties continentales (qui ne laquocoulentraquo pas dans lʼastheacutenosphegravere) de deux plaques se deacuteplaccedilant dans des directions opposeacutees Communauteacute ensemble de personnes qui partagent un inteacuterecirct ou un meacutetier communConcepteur celui qui construit une ideacutee une theacuteorie mais aussi les plans dʼun objet ou dʼune machineDorsale Chaines de montagnes sous marine caracteacuteriseacutee par une forme arrondie et la preacutesence dans lʼaxe de la dorsale dʼun intense volcanisme effusifDuctile qui peut ecirctre eacutetireacute sans se casser se dit de ce qui est malleacuteable (comme de la pacircte agrave modeler) Enfouissement disparition dans les profondeurs de la TerreFosse oceacuteanique deacutepression sous-marine profonde longue et eacutetroite

Frontiegravere convergente ligne de rencontre entre deux plaques de rapprochant lʼune de lʼautreFrontiegravere divergente limite seacuteparant deux plaques qui sʼeacuteloignent lʼune de lʼautreGranite roche de couleur claire composeacutee de mineacuteraux de grande taille formant des grains Hypothegravese supposition logique permettant dʼexpliquer lʼorigine ou le deacuteroulement dʼun pheacutenomegravene Interpreacutetation Explication dʼune observation en utilisant une theacuteorie un ensemble dʼideacutee particulier Exemple on voit chaque jour le soleil traverser le ciel de lʼest agrave lʼouest On peut interpreacuteter ce pheacutenomegravene de deux faccedilons soit en disant que le Soleil tourne autour de la Terre (ce qui est faux) soit en disant que cʼest la Terre qui tourne sur elle-mecircmeLaves en coussin Laves eacutemises par des volcans sous-marins et qui prennent une forme de laquoboulesraquo ou de cylindres agrave cause de la pression de lʼeauLithosphegravere Couche supeacuterieure de la Terre rigide et cassante formeacutee de roches accessibles en surfacePlaque tectonique morceaux de lithosphegravere formant toute la partie externe de la Terre Magnitude intensiteacute dʼun seacuteisme

Modegravele ensemble coheacuterent de theacuteories et dʼobservations confirmeacute par des expeacuteriences qui deacutecrit la reacutealiteacutePaleacuteontologie science des formes de vies du passeacute eacutetudiant principalement les divers fossilesPertinente juste logique bien reacutealiseacutee ou imagineacuteePhilosophe personne qui reacutefleacutechit et recherche la cause des pheacutenomegravenes naturels Les philosophes sont les laquoancecirctresraquo des scientifiques modernes Preacutecurseur Celui (ou celle) qui le premier a une ideacutee nouvelle qui se deacuteveloppera par la suiteRelief les formes que peut prendre la surface de la TerreSismique qui a un rapport avec les seacuteismes ou bien se dit qʼune reacutegion ougrave les seacuteismes sont freacutequentsSouffleacute pacirctisserie qui laquogonfleraquo rapidement et de faccedilon tregraves importante au four et doit ecirctre consommeacutee rapidement sous peine de laquoretomberraquoSonar appareil qui utilise les ondes sonores eacutemises dans lʼeau et recueillies apregraves que les objets sous-marins les aient renvoyeacutees pour construire une image des fonds marins ou de tout objet sous marinSubduction passage dʼune plaque tectonique sous une autre

LʼHimalaya est une chaine de montagne causeacutee par la collision du continent Indien et de lʼAsie autrefois seacutepareacutes par un oceacutean disparu - Photo NASA

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Autour des plaques tectoniques

Ideacutees de voyage Les chaines de montagnes sont un des meilleurs endroits pour observer les effets des mouvements des plaques De plus elles offrent en toutes saisons des paysages magnifiques et en hiver les attraits du ski si lʼon peut le pratiquer En France meacutetropolitaine nous avons bien entendu les Pyreacuteneacutees et les Alpes mais dans le monde il est aiseacute de trouver - des chaines lieacutees agrave une subduction les rocheuses aux USA et au Canada la cordillegravere des Andes en Ameacuterique du Sud - des chaines lieacutees agrave une collision lʼHimalaya

Ideacutees de lectureIl existe assez peu de livres faciles agrave lire sur le sujet CitonsExpeacutedition Famous agrave 3000 megravetres sous lAtlantique par C Riffaud et X le Pichon (Albin Michel 1975) un livre ancien que vous pouvez trouver dans les CDI et qui raconte la premiegravere exploration dʼune dorsale

Ideacutees de filmsPlusieurs documentaires accessibles en particulier par YouTube mais tregraves souvent ils risquent de vous induire en erreur ces films assez anciens ougrave mal reacutealiseacutes montrent une astheacutenosphegravere en magma et ne montrent pas que la subduction est le laquomoteurraquo des plaques

Une confeacuterence inteacuteressante de X le Pichon un des laquodeacutecouvreursraquo et explorateurs franccedilais des dorsales (vous pourrez mecircme teacuteleacutecharger le texte)

DeacutedicaceCe chapitre est deacutedieacute agrave Alfred Wegener (1930) astronome et meacuteteacuteorologue qui eu lʼideacutee que les continents avaient du se mouvoir au cours des temps geacuteologiques Incompris et moqueacute par la plupart de ses collegravegues il trouva peu de soutiens pour sa theacuteorie de la laquodeacuterive des continentsraquo Explorateur des reacutegions polaires et en particulier du Groenland il y mourut de froid au cours dʼune expeacutedition scientifique en novembre 1930 en compagnie de son collegravegue Rasmus Villumsen

Le pont le plus laquolongraquo P a r m i p l u s i e u r s laquocuriositeacutesraquo geacuteologiques lʼIslande possegravede le pont le plus laquolongraquo puisquʼil r e l i e l ʼ E u r o p e agrave l ʼ A m eacute r i q u e P l u s p r eacute c i s eacute m e n t c e t t e passerelle relie la plaque Europe-Asie agrave la plaque n o r d - a m eacute r i c a i n e e n franchissant une des fai l les const i tuant la dorsale frontiegravere entre l e s p l a q u e s P h o t o

WikimediaReiykholt

En 1866 le peintre Albert Bierstadt a repreacutesenteacute une tempecircte dans les montagnes Rocheuses chaine provenant de la subduction de la lithosphegravere de mʼest du Pacifique sous la plaque nord-ameacutericaine Photo Brooklyn museacuteum


Les reacutegions volcaniques et les reacutegions sismiques forment les zones geacuteologiquement actives de la Terre

Lʼactiviteacute de la Terre se manifeste par des seacuteismes (chap 1) et du volcanisme (chap2) Degraves la Renaissance lorsque lʼexploration de la Terre eacutetait reacutealiseacutee par plusieurs nations dʼEurope des cartes mentionnegraverent lʼemplacement des volcans pheacutenomegravenes ocirc combien spectaculaires La premiegravere de ces cartes de reacutepartition a eacuteteacute reacutealiseacutee par le scientifique A Kircher en 1675 Elle sera suivie de nombreuses autres plus preacutecises dont celles reacutealiseacutees en 1855 par le geacuteologue Allemand L Von Buch mais il faudra attendre la seconde moitieacute du vingtiegraveme siegravecle pour que puisse ecirctre pris en compte le peu visible volcanisme sous marin dont personne nʼavait soupccedilonneacute lʼimportance A la mecircme eacutepoque que Von Buch lʼingeacutenieur et geacuteologue R Mallet ayant perfectionneacute les sismographes et eacutetudieacute le deacuteplacement des ondes sismiques publia la premiegravere carte sismique du monde en 1846 Ici aussi ce nʼest quʼapregraves la Seconde Guerre mondiale que des nations mirent en place un important reacuteseau de sismographes perfectionneacutes dans le but de deacutetecter les explosions nucleacuteaires souterraines (125 furent installeacutes en 1957 et 1958) Il fut alors plus facile dʼobtenir des cartes preacutecises de la reacutepartition des seacuteismes dans le monde

La reacutepartition des deux types dʼeacuteveacutenements est preacutesenteacutee sur les deux cartes ci-contre On constate immeacutediatement que les seacuteismes et les volcans ne se reacutepartissent pas au hasard ils dessinent sur le globe des lignes relativement eacutetroites Quels sont les reliefs particuliers preacutesents au niveau de ces lignes de ces zones volcaniques et sismiques Pour le savoir examinons plus en deacutetail une de ces zones celle qui entoure le grand oceacutean Pacifique

Une disposition particuliegravere la laquoceinture de feuraquo du Pacifique Pregraves de 80 des seacuteismes se produisent sur les rives du Pacifique qui contiennent eacutegalement de nombreux volcans Cette zone tregraves active a eacuteteacute appeleacutee Ceinture de Feu (en anglais The Ring of Fire - ci contre carte USGS) agrave cause de ses nombreux volcans actifs Sur le plan geacuteographique cette zone se caracteacuterise par des montagnes eacuteleveacutees (comme la cordillegravere des Andes) contenant de nombreux volcans des icircles volcaniques (comme le Japon) et sous la mer des fosses tregraves profondes comme la fosse des Mariannes Ces diffeacuterents sites sont les lieux ougrave se produisent les seacuteismes les plus spectaculaires et les volcans les plus actifs de la Terre

Carte repreacutesentant la reacutepartition mondiale des seacuteismes Les diffeacuterentes couleurs c o r r e s p o n d e n t agrave l a profondeur des foyers On constate immeacutediatement que les seacuteismes ne se r eacute p a r t i s s e n t p a s a u hasard mais selon des l i gnes s inueuses au parcours preacutecisCarte USGS

Localisation des diffeacuterents types de volcanisme sur TerreIci aussi la reacutepartition ne doit rien au hasard on trouve des volcans disposeacutes en laquolignesraquo ainsi que quelques-uns plus isoleacutes Leur reacutepartition est similaire agrave celle des seacuteismes (voir texte) Carte USGS



















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la partie externe de la terre est formée de plaques dont les

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