TP16 : Un premier modèle global de la tectonique des plaques

Au début des années 1960, il est établi que la lithosphère océanique est formée et s’écarte au niveau des dorsales (accrétion et expansion océaniques) et s’enfonce dans le manteau asthénosphérique au niveau des fosses océaniques (subduction). Dans les années 1970, ces données vont être intégrées dans un modèle global : le modèle de la tectonique des plaques. Ceci grâce à l’étude de la géométrie des dorsales.

fond_oceanique_faille_transformanteActivité 1 : Observation détaillée des dorsales

On observe que les dorsales sont segmentées en de nombreux tronçons par des fractures/failles. On observe des décalages horizontaux de plusieurs centaines de kilomètres au niveau de ces zones de fractures. Le géologue, Jason Morgan en 1965-67, les nomma des failles transformantes et en fit une interprétation.

sismicité_faille_transformante1

Doc1 : Disposition des séismes le long des failles transformantes

 

 

 

 

 

 

 

 

[important]

Consignes :

  • A l’aide du document montrant la sismicité au niveau des failles transformantes, compléter le schéma d’interprétation en indiquant les mouvements relatifs des différents compartiments lithosphériques le long d’une telle faille.

[/important]

Problème 1 : Comment la compréhension des failles transformantes a-t-elle permis la construction du modèle de la tectonique des plaques?

Activité 2 : Interprétation des failles transformantes

document_eulerien_afrique

Doc 2 (gauche) : Déplacement de l’Afrique par rapport à l’Amérique du Nord entre -155 et -81 Ma.
Doc 3 (droite) : Modèle de déplacement d’une plaque rigide sur une sphère de diamètre constant.

Le déplacement de l’Afrique peut-être décrit comme une rotation autour d’un axe passant par le centre de la Terre (axe eulérien de rotation) qui perce le globe terres en deux points (pôles eulériens de rotation). Le déplacement d’un point situé en Afrique suit les parallèles eulériens.

La plaque B est en rotation par rapport à la plaque A. La vitesse linéaire de déplacement d’un point de la plaque B est d’autant plus faible que ce point est proche du pôle eulérien. Dans un matériau rigide comme la lithosphère, ces variations de vitesse doivent induire des tensions à l’origine de failles transformantes parallèles entre elles et aux parallèles eulériens.

Des rappels de géométrie…

  • Animation expliquant comment tracer des médiatrices.
  • Pour tracer le centre du cercle, on peut tracer trois points quelconques du cercle et tracer les médiatrices de deux des segments obtenus. Le centre du cercle est le point d’intersection des deux médiatrices.
  • Deux cercles (ou plus) concentriques de se coupent pas.
  • Chaque faille transformante correspond à un arc de cercle équidistant en tous points au centre d’un cercle appelé pôle eulérien.

[important]

Consignes :

  • Sur la carte distribuée illustrant les âges absolus des fonds océaniques extraite de « Géologie, objet et méthode » de Dercourt et Paquet (édition Dunod), tracer les pôles eulériens respectifs des dorsales médio-Atlantique, Pacifique et Indienne.
  • A l’aide des documents, expliquer l’existante de telles failles le long des dorsales et répondre au problème.

[/important]

Le Kilauea en éruptionActivité 3 : Étude de l’alignement d’îles volcaniques

Exemple à étudier : L’alignement des îles volcaniques d’Hawaii, pour cela ouvrir avec Google Earth le fichier Hawaii.kmz

On observe que les îles d’Hawaii sont en plein milieu de la plaque Pacifique et non à une limite de plaques. C’est donc un volcanisme particulier, différent de celui des dorsales ou des zones de subduction, on parle de volcanisme de point chaud.

Animation sur le volcanisme de point chaud.

Problème 2 : Comment peut-on avoir des volcans au milieu des plaques alors que selon le modèle, ceux-ci ne devraient se situer qu’à leurs limites ?

[important]

Consignes :

  • A l’aide de Google Earth, construire un graphique montrant la relation entre âge des volcans en fonction de la distance au volcan le plus récent.
  • Déduire la vitesse moyenne de déplacement de la plaque Pacifique durant les cinq derniers millions d’années.
  • En quoi, l’étude de l’alignement d’îles volcaniques, a-t-elle permis de conforter le modèle de la tectonique des plaques?

[/important]

[notice]

Exercice complémentaire :

[/notice]